齒輪花鍵軸是汽車傳動機構(gòu)的重要零件，其材料為18CrMnTi鋼。采用中頻淬火設(shè)備淬火熱處理，淬火深度為1.1-1.6mm，硬度為58～64HRC。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，工件淬火后，磨削花鍵部位時產(chǎn)生裂紋，嚴重者造成工件失效報廢。失效齒輪花鍵軸裂紋宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)，裂紋位于花鍵側(cè)面沿高度延伸，在鍵長方向呈平行狀分布。斷口觀察發(fā)現(xiàn)，裂紋沿殘留奧氏體晶界體晶界延伸擴展。

分析認為，工件磨削時，主要呈負前角切削，花鍵側(cè)面受到很大的拉應力，同時產(chǎn)生很高的磨削熱，而18CrMnTi鋼花鍵軸經(jīng)過中頻淬火后，區(qū)域Ms為130 -150℃，磨削熱促使工件表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。淬火后，工件組織呈粗大孿晶馬氏體，易出現(xiàn)顯微裂紋，這種裂紋往往成為磨削裂紋的裂紋源。這樣，一方面工件存在淬火粗大馬氏體及顯微裂紋，另一方面工件磨削后產(chǎn)生很大拉應同時磨削熱誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變，使工件組織脆化并且應力加大，因而造成磨削中顯微裂紋擴展形成磨削裂紋。滲碳層組織中碳化物導熱性很差，其導熱系數(shù)約為留奧氏體的一半，并且韌性低，這也是工件脆化和裂紋擴展迅速的促進因素。齒輪花鍵軸淬火后，2%坡度試樣的硬度曲線中顯示，工件內(nèi)表面0.05-0.14mm區(qū)域出現(xiàn)“軟帶區(qū)”，這是由于表面殘留奧氏體較多造成的；而且，工件表面殘留奧氏體多將促使工件磨削表面溫度升高。綜上分析可知，要減少和預防工件磨裂缺陷，應減少殘留奧氏體，細化工件馬氏體和碳化物組織。為此，進行了不同淬火處理工藝處理及工件磨削工藝試驗。

試驗表明，殘留奧氏體為3-5級時，磨削裂紋很易產(chǎn)生；而殘留奧氏體為1-2級時，磨削進給量較大(0.08 -0.10mm) 也未出現(xiàn)磨裂。試驗采用370℃淬火，馬氏體分解，殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。二次中頻淬火設(shè)備淬火后，工件心部組織精細，滲層組織呈均勻細小的碳化物和微細馬氏體及很少的殘留奧氏體。工件組織細化優(yōu)良，性能良好（硬度為61.SHRC)，未出現(xiàn)磨削裂紋，該工藝處理效果優(yōu)良。試驗工藝方案也可使工件組織細化，防止工件產(chǎn)生磨削裂紋。這兩個試驗工藝（方案）處理后的工件組織雖稍粗大些，但仍可達到磨削中防止出現(xiàn)磨削裂紋的效果。在生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)品、設(shè)備和工藝經(jīng)濟性等因素綜合考慮，這兩個工藝方案也是可行的。

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