选材对凸轮轴热处理组织性能的影响研究
关键词：凸轮轴；中频感应淬火；马氏体；淬硬层深度4018
The selection of the camshaft heat treatment influence on the performance of the organization
Abstract：This paper introduces the process of 20Cr Steel Carburized 50Mn steel camshaft, camshaft intermediate frequency induction quenching, determination and analysis of the quenched cam surface tissue section, transition layer tissue, heart tissue and hardness distribution cam section curve and the depth of hardened layer. By means of experiments: 20Cr steel, 50Mn steel carburizing cam cam section from surface to center mainly formed three layers of tissue, the surface layer is martensite; Markov transition layer body decreasing, troostite, ferrite; the heart of the original is pearlite + ferrite. The surface hardness of the cam section is much higher than the hardness of heart, 20Cr carburizing cam surface, the core hardness than low 50Mn cam. Measuring the depth of hardened layer of macroscopic method results for 50Mn steel cam hardened layer depth is more than 20Cr steel carburizing cam in cam, the depth of hardened layer is greater than the small cam.
KeyWords： camshaft; induction quenching; martensite; hardened layer depth
目录
1绪论 1
1.1凸轮轴 1
1.2 50Mn钢 2
1.2.1 50Mn钢化学成分 2
1.2.2 50Mn钢的特性及用途 2
1.3 20Cr钢 3
1.3.1 20Cr钢化学成分 3
1.3.2 20Cr钢的特性及用途 4
1.4感应热处理 4
1.4.1 感应热处理原理 4
1.4.2感应热处理组织性能特点 5
1.4.3 感应热处理设备 6
1.5 选题的目的与意义 8
2 实验材料及方法 10
2.1 实验材料 10
2.2 感应加热淬火工艺分析 10
2.3 组织性能分析 12
2.3.1 金相组织观察 12
2.3.2 硬度法测淬硬层深度 14
2.3.3 宏观法测淬硬层深度 16
3 实验结果及分析 17
3.1 金相显微组织观察和分析 17
3.2 凸轮截面硬度分布曲线及分析 22
3.3 宏观法测淬硬层深度 25
4 结论 26
致谢 27
参考文献 28,4018
1绪论
1.1 凸轮轴
凸轮轴[1]的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮，用于驱动气门。凸轮轴的一端是轴承支撑点，另一端与驱动轮相连接，凸轮的侧面呈鸡蛋形。其设计的目的在于保证汽缸充分的进气和排气，具体来说就是在尽可能短的时间内完成气门的开、关闭动作。另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果。因此，凸轮和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。另外凸轮轴的工作必须保证气缸在准确的时间内进气和排气，四行程发动机每个气缸在曲轴旋转两周内即有进气行程和排气行程各一次。因此凸轮轴的转速必须是曲轴转速的一半。凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴[2]在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是特种铸铁，偶尔也有采用锻件的。按凸轮轴数目的多少，可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴[3] (DOHC)两种。单顶置凸轮轴就是只有一根凸轮轴，双顶置凸轮轴就是有两根。单顶置凸轮轴是一种在汽缸盖内只设置一条凸轮轴的设计。采用这一设计的直列汽缸发动机只需一条安放在汽缸盖上方的凸轮轴，而V形汽缸发动机则需要两条凸轮轴，分别安放在一侧汽缸组之上。双顶置凸轮轴是一种在汽缸盖内配备两条凸轮轴的气门排列形式。两条凸轮轴分别控制进气门和排气门。根据引擎的构造不同（主要是汽缸排列形式的不同），一台一般的双顶置凸轮轴汽车发动机可最多拥有两条到四条不等的凸轮轴。先进制造工艺：目前，国内外生产凸轮轴[4]的主要方法有：采用钢质锻造毛坯经切削加工后，凸轮桃尖部分经高频淬火形成马氏体层的工艺。20世纪 70年代末，德国和法国相继开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺；另有以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴；以日本和法国为主的冷硬铸铁凸轮轴；以及凸轮部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料进行铸件表面合金化的生产工艺等。