浅谈汽车稳定杆零件热处理工艺范文

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【摘要】通过一系列试验研究了汽车稳定杆水基溶液淬火后的性能。各实验结果表明，稳定杆以水基淬火液为介质，温度控制在10~30℃进行循环冷却，冷却时间为3~5min，再加热至450~480℃回火，保温1.5h后其力学性能很好，热处理组织为回火托氏体，硬度值为43～45HRC，疲劳寿命不低于100万次，平行度误差控制在平行度误差在0.70mm～1.10mm，试样加载产生一定位移后未发生屈服现象。实践证明，水基溶液淬火后的各项指标均满足稳定杆的使用要求。

【关键词】稳定杆；水基溶液；金相试验；疲劳试验；刚度试验

横向稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件。它的目的是提高侧倾刚度，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性1-2。横向稳定杆是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，形状呈“U”形，横置在汽车的前后两端，当车身倾侧时，横向稳定杆发生扭转，杆身的弹力转化为继续倾侧的阻力，起到横向稳定的作用，这就要求横向稳定杆有较高的弹性极限和疲劳强度。本文中稳定杆使用50CrV材料进行水基溶液淬火，并回火，通过相关试验验证热处理后稳定杆的性能，稳定杆形状如图1所示。

1试验材料及方法

1.1热处理工艺

本试验所用材料为50CrV热轧圆钢，在专用切断模具上截取Φ40mmx896mm毛坯。50CrV是一种合金弹簧钢，具有良好的综合力学性能和工艺性，淬透性好，回火稳定性良好，疲劳强度高，工作温度可高达500℃，低温冲击韧度良好，焊接性差，通常在淬火并中温回火后使用。将折弯后的稳定杆放入加热炉内加热，温度控制在840～860℃，然后将稳定杆放入水基淬火液中冷却，淬火液温度控制在10～30℃，冷却时间为3～5min,冷却后将毛坯放入到井式炉内进行460～480℃回火，并保温1.5h，出炉后将稳定杆放入水中快冷120s消除回火脆性。热处理时需注意以下几点：（1）淬火系统稳定。为防止稳定杆淬火变形和开裂，淬火剂的冷却能力应较缓。本文中淬火工艺都是一次一件，需要设计循环系统，因为冷却时随着稳定杆件数的增加，淬火液如果不流动温度会升高，冷却能力下降，另使用水基淬火液冷却时需用折光仪定期检查淬火介质浓度，检测其冷却性能并清理液槽中杂质。（2）回火。稳定杆淬火后内部存在较大应力，放置过程中易产生较大变形甚至开裂，所以淬火后稳定杆停留时间一般不超过3h，然后进行集中回火以达到节约能源和提高回火炉的利用率，降低保温消耗的目的，在文献3～4中回火都是高温回火，本文所述工艺采用的是中温回火，稳定杆重要性能之一是其弹性性能，中温回火可获得回火托氏体，具有较高的弹性极限和疲劳强度。

1.2试验方法

金相试验及硬度测试：在热处理后的稳定杆上截取长度为15mm的试样进行进行研磨抛光，然后用3%硝酸酒精溶液进行腐蚀，用光学显微镜观察试样组织结构并测定其硬度。疲劳试验：稳定杆的主要失效形式是疲劳，要求其具有良好的疲劳性能，现分别随机抽取3根热处理后的稳定杆进行疲劳试验。，试验100万次后测稳定杆的平行度。盐雾试验：将稳定杆放入盐雾机中进行耐腐蚀性测试，过120小时后观察稳定杆表面情况。

2试验结果与分析

2.1显微组织及硬度分析

对试样研磨抛光，采用4%硝酸酒精溶液进行腐蚀。用光学显微镜观察稳定杆的显微组织,如图2所示。图中的显微组织为回火托氏体，组织细小均匀，碳化物颗粒弥散分布，稳定杆具有较高的强韧性。热处理工艺后进行硬度检测，试样硬度值从中心至表面硬度在43~45HRC，从中心到表面具有一定的梯度。

2.2疲劳寿命分析

稳定杆长期受交变载荷作用，其主要失效形式为疲劳，因此要求其具有较高的疲劳性能，现随机抽取3件热处理后的稳定杆进行疲劳实验。一般汽车按10年报废计算，试验要求稳定杆平均疲劳寿命不低于100万次，实验结束后两端平行度误差不大于3.0mm且表面无裂纹等缺陷。试验时震动幅度为10mm，疲劳机所提供最大压力为100KN，试验震动频率为150n/min，试验结果如表1所示。试验后检测发现所测3件试样表面都没有裂纹和其他现象。从表1中还可知，随着加载次数的增加误差逐渐增大，所测误差值在0.95mm～1.66mm之间，稳定杆疲劳寿命符合要求。

2.3抗腐蚀分析

将稳定杆放入盐雾腐蚀试验箱，箱内温度35℃，采用盐水浓度5%，盐雾沉降量为1.5ml/h,经过150h，稳定杆漆膜无起泡自然脱落现象，用胶带粘贴，亦无脱落现象。

3结论

50CrV稳定杆经840~860℃加热，经10~30℃水基溶液淬火，460～480℃中温回火并快速水冷的热处理工艺是合理的。通过试验检测性能符合稳定杆的使用要求，消除了油淬火时的缺陷，降低了生产成本，经济效益显著，应用前景广泛，可以为同类材料或产品的热处理工艺提供参考。

【参考文献】

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作者：杨逸 魏玥 陈玉月 徐佳来 宋立夫 单位：宿迁学院机电工程学院