渗碳凸轮轴热处理工艺设计(11)
图6.2给出各种喷射压力对水的冷却能力的影响。从图中曲线可以看到，喷水冷却和浸沉在静水中冷却阶段是相似的。都有在试样的高温区(800-600℃)冷却速度迅速增加的冷却阶段；在试样的中温区(600-450℃)由于蒸气膜的形成，出现了较低的冷却速度，但当喷射压力达到0.7MPa时，由于喷射的水柱破坏了蒸气膜，没有出现冷却速度下降的阶段；在试样的低温区(450-250℃)，由于沸腾导热，冷却速度又开始上升，当试样温度在300℃左有，水的冷却能力达到最大值。这就使冷却曲线具有马鞍形的特点。从图中还可以看出各种喷射压力的水，其冷却能力都大于静水中浸沉的冷却能力。
图6.3给出了不同温度的水在喷射冷却条件下的冷却能力(喷射压力为0.4MPa)。从图中可知，水温对其冷却能力有明显的影响，随着水温的提高，冷却能力大为降低，50℃水的喷冷能力已经接近静水的冷却能力(见图6.4)。无疑这对减少零件的淬裂倾向是有好处的。
各种有机物合成的淬火介质，虽然品牌繁多，均具有良好冷却特性、但仍不能完全取代自来水。作为淬火介质而言，水是最廉价、最清洁的，没有任何环境污染的淬火介质[12]。
同时加热淬火在感应加热终了，可以对全部加热面积进行喷射冷却淬火，喷射冷却的时间可以通过计时装置进行计时和控制，通常使用电动时间继电器或程序控制器（PLC）。冷却参数是淬火液的温度、喷射压力和冷却时间。
同时加热淬火的冷却均匀性也是很重要的，对着喷水孔的零件表面比不对着喷水孔的零件表面，冷却要激烈一些，容易出现对应喷水孔的点状裂纹，这时零件旋转，提高了冷却均匀性是解决这种裂纹的有效方法。
感应加热的比功率为正常值，喷射压力为0.1-0.3MPa时，以水为淬火介质时其冷却时间：
tc=（1~2）tH； （6.1）
式中 tH——加热时间，tC——冷却时间
tc=2.2~4.4s。
6.3 小结
本设计选择冷却方式分为喷射冷却法，淬火介质是自来水，使用温度为15℃-30℃,喷水压力为0.2MPa，因为tH =2.2s，所以tC=3s。
7 回火方式
感应加热表面淬火零件与普通淬火零件一样，需要进行回火处理。回火是为了降低零件的脆性，提高韧性，减少内应力，防止开裂，防止变形，提高尺寸稳定性，保证机械性能的重要工序。
普通热处理的回火一般都在炉中进行。而感应淬火则根据零件的情况，可以选用炉中回火，自行回火和感应加热回火等几种回火方法。
7.1 炉中回火
凸轮轴在感应淬火时需要较低的淬火冷却速度，往往采用油中或水中的浸沉冷却方式，有时也采用有机淬火介质的喷射冷却方式，这种零件，淬火冷却后，基本冷透了，需要进行炉中加热回火。回火后零件硬度稍有下降，减少内应力，防止或减少零件的裂纹和变形。
感应淬火零件一般是表面层淬火，要求具有较高的硬度，因此多采用低温回火，常用的回火温度是150-250℃，保温1-1.5h。回火后硬度稍有降低，这是因为淬火马氏体组织变成了回火马氏体，从淬火马氏体结构中析出高度弥散的碳化物，使马氏体比容减小，马氏体的正方度也随之减小，从而内应力也随之降低。回火温度越高，硬度越低。
炉中回火工序是很重要的工序，尤其是欧美日等国家的汽车工厂十分重视回火，绝大部分感应淬火零件，例如曲轴，半轴、凸轮轴和转向节等均采用炉中回火。很少数零件采用感应加热回火，他们基本不用自行回火。
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