文档介绍：Revised by Chen Zhen in 2021
曲轴热处理工艺
汽车发动机曲轴的热处理工艺设计
摘要
通过对12缸、四冲程、水冷高速大功率柴油机曲轴材质及调质后各项性能指标的分析，可知通过选用优质合b≥1000Mpa s≥800Mpa
≥12% ≥45%
AKu≥45J（u型缺口）
渗氮技术要求
表面硬度：≥550HV
渗氮层深度：～
材料原始状态

选用的材料是40Cr，其化学成份如表1所示
表 1 40Cr钢化学成分（%）
C
Si
Mn
Cr
S
P
Ni
Cu
～
～
～
～
≤
≤
≤
≤
锻造工艺
分段加热，弯曲镦锻成型。锻后正火：880℃，高温回火：650℃。
加工工序
弯曲镦锻——正火——高温回火——粗车主轴颈、连杆轴颈及外圆端面——调质——精车主轴颈、连杆轴颈及开档——去应力回火——精车、半精磨主轴颈、连杆轴颈及开档——时效——半精磨、精磨主轴颈、连杆轴颈及钻铰直油孔、斜油孔渗氮抛光。

调质工艺
淬火温度：830℃，保温时间：10分钟；
淬火介质：油
回火温度：560℃，保温时间：1～2h，冷却介质：水。
去应力回火工艺
稳定回火：温度540℃，保温时间1～；
低温时效：温度250℃，保温时间1～。
5. 选材用材分析
曲轴选用φ 10 棒材，选取端面较为平整的一面观察其金相组织，显微组织为粒状珠光体加少量铁素体，组织均匀，晶粒细小，晶粒度7～8 级，如图所示。40Cr 材料锻造成型为曲轴毛坯后，为克服因锻造加热引起晶粒长大和不均匀性问题，利用正火处理消除锻造时产生的应力。因为40Cr 材料属于珠光体- 马氏体类钢，正火后再高温回火软化处理，可以给随后的机械加工和调质处理打下了良好的基础。实验表明，电渣重熔钢能使非金属夹杂物和有害元素含量大大降低，尤其是P、S 有害元素由电炉钢的% 和%，分别降低至% 和%。同时可使其化学成分均匀、纯洁度高、晶粒细小、组织致密，横向力学性能显着改善，基本上消除了横向性能大大低于纵向性能的弊端，使各方向性能基本一致，避免早期横向断裂。由上可知电渣重熔钢力学性能明显高于电炉钢。
图1
如上图所示为40Cr钢的原始组织金相，可看出显微组织不是很均匀，并且晶粒较为粗大，此时的40Cr钢的综合性能完全不适合制作曲轴，需要通过一定的热处理来改善其内部组织，即需要进行预备热处理，
来细化晶粒，改善组织性能，根据已学知识，并且翻阅相关书籍，我选择使用正火这一热处理工艺来作为40Cr钢的预备热处理工艺，同时根据试样大小（φ10）通过公式计算来确定正火时间为7分钟，根据40Cr的基本性质（Ac3的温度）确定了正火的温度为880℃，来改善其晶粒大小，使得晶粒细化以便得到更好的切削性能并未淬火做组织准备正火后的组织金相如下图所示