汽车发动机曲轴的热处理工艺

攀枝花学院学生课程设计（论文）题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料成型及控制工程班级：指导教师：职称：讲师2013年12月18日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。

主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。

通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。

20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。

用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。

汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。

其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。

其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。

关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。

目录摘要 (Ⅰ)1、设计任务 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计的技术要求 (1)2、热处理零件图 (2)3、设计方案 (2)3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2)3.1.1工作条件 (2)3.1.2失效形式 (2)3.1.3性能要求 (2)3.2钢种材料 (3)4、设计说明 (4)4.1加工工艺流程 (4)4.2具体热处理工艺 (4)4.2.1预备热处理工艺 (5)4.2.2渗碳工艺 (5)4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6)4.2.4渗氮工艺 (6)5、分析与讨论 (8)6、结束语 (9)7、热处理工艺卡片 (10)8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10)参考文献 (19)1 设计任务1.1设计任务20CrMnTi制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计1.2设计的技术要求20CrMnTi钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好的，由于它的含碳量低(在0.17-0.23%之间)所以，硬度比较低。

汽车发动机曲轴的热处理与失效分析随着汽车工业的快速发展，汽车发动机的性能和可靠性要求越来越高。

曲轴作为发动机的重要部件之一，承受着巨大的转动和惯性力，因此对其热处理和失效分析显得尤为重要。

本文将就汽车发动机曲轴的热处理工艺和常见失效形式进行探讨。

一、汽车发动机曲轴的热处理工艺1. 液体渗碳法液体渗碳法是常见的曲轴热处理方法之一。

该方法通过在高温下将液体渗碳剂浸泡曲轴表面，使碳原子渗透到曲轴表层，增加硬度和耐磨性。

这种方法可以有效地提高曲轴的使用寿命和耐久性。

2. 气体渗碳法气体渗碳法在汽车发动机曲轴的热处理中也有广泛应用。

该方法通过在高温下将碳气体与曲轴表面反应，使碳原子渗入曲轴表层，增加曲轴的硬度和强度。

气体渗碳法具有渗透层均匀、生产效率高等优点。

3. 氮化处理氮化处理是一种常见的曲轴热处理方法。

通过将曲轴置于氨气或氮气环境中，在高温下进行反应，使氮原子渗入曲轴表面形成氮化层，提高曲轴的硬度和耐磨性。

氮化处理可以显著提高曲轴的工作寿命和可靠性。

二、汽车发动机曲轴的失效形式1. 疲劳断裂汽车发动机曲轴承受着巨大的转动和振动力，长期工作下容易发生疲劳断裂。

曲轴的弯曲应力和旋转应力作用下，会产生应力集中现象，导致曲轴发生疲劳断裂。

疲劳断裂的发生会导致曲轴的完全失效，严重影响发动机的工作正常性。

2. 磨损曲轴在长时间工作中，会与连杆轴承、活塞等零部件产生摩擦，从而导致磨损。

磨损严重影响曲轴的精度和运转平稳性，进一步影响整个发动机的工作效率和寿命。

3. 腐蚀汽车发动机在工作中，由于油污和湿度等环境因素的影响，曲轴表面容易发生腐蚀。

腐蚀会导致曲轴表面的金属材料逐渐溶解，使曲轴的强度大幅下降，最终导致曲轴的失效。

三、失效分析与预防措施1. 失效分析在曲轴的热处理与失效分析中，需要通过工艺参数的分析和实验数据的对比，来确定曲轴热处理工艺的优化方案。

同时，可以通过金相显微镜等测试手段，对曲轴的金属组织进行分析，查找潜在的裂纹和磨损等问题。

曲轴制造工艺过程曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。

是发动机上的一个重要的机件,其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）.主轴颈被安装在缸体上,连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。

曲轴润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的,曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。

发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。

曲轴的旋转是发动机的动力源.也是整个船的源动力。

1。

曲轴制造技术/工艺的进展1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术（1) 熔炼高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。

国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。

目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫,然后在感应电炉中升温并调整成分.目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。

（2）造型气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件,该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要.目前,国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。

2、钢曲轴毛坯的锻造技术近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。

从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位,先进技术有所应用但还不普遍。

3、机械加工技术目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。

stl12热处理工艺STL12热处理工艺随着科技的不断进步，热处理工艺在工业生产中起着至关重要的作用。

STL12热处理工艺是一种常见的热处理工艺，广泛应用于各个领域。

本文将从STL12热处理工艺的基本原理、工艺流程和应用领域等方面进行介绍。

一、STL12热处理工艺的基本原理STL12热处理工艺是一种通过改变金属材料的组织结构和性能来达到特定要求的工艺。

其基本原理是通过对金属材料进行加热和冷却处理，使其在固态条件下发生相变，从而改变材料的晶体结构和力学性能。

STL12热处理工艺通常包括加热、保温和冷却三个阶段，每个阶段都有其特定的温度和时间要求。

二、STL12热处理工艺的工艺流程STL12热处理工艺的工艺流程包括以下几个步骤：1. 加热：将金属材料置于炉中进行加热，使其达到所需的温度。

加热温度的选择应根据具体材料的特性和要求来确定。

2. 保温：在加热到达一定温度后，将金属材料保持在该温度下一段时间，以使其达到均匀加热的状态。

3. 冷却：将加热保温后的金属材料迅速冷却至室温。

冷却方式可以采用水淬、油淬或空冷等不同方法，具体取决于材料的要求。

4. 回火：在冷却后，有时需要对金属材料进行回火处理，以消除残余应力，并提高材料的韧性和可加工性。

5. 检验：经过热处理后的金属材料需要进行各种性能检验，如硬度测试、金相分析等，以确保其达到要求的性能指标。

三、STL12热处理工艺的应用领域STL12热处理工艺广泛应用于各个领域，特别是在金属制造和加工行业中。

以下是STL12热处理工艺在几个典型应用领域的具体应用：1. 汽车制造：汽车发动机的曲轴、连杆等关键零部件经过STL12热处理工艺后，能够提高其强度和硬度，从而提高整个发动机的性能和可靠性。

2. 机械制造：机械零部件如齿轮、轴承等经过STL12热处理工艺后，能够提高其耐磨性和抗疲劳性能，延长使用寿命。

3. 航空航天：航空航天领域对金属材料的性能要求非常高，STL12热处理工艺可以使金属材料达到航空航天要求的高强度和高耐腐蚀性。

1、何谓退火和正火？两者的特点和用途有什么不同？退火是将钢件加热到Ac1或Ac3以上（30~50℃），保温一段时间，然后再缓慢的冷却（一般用炉冷）。

正火是将钢件加热到Ac3或Acm以上（30~50℃），保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火稍快。

退火与正火的主要区别是：正火是完全退火的一种变态或特例，二者仅是冷却速度不同，通常退火是随炉冷而正火是在空气中冷却，正火既适用于亚共析钢也适用于过共板钢，对于共析钢，正火一般用于消除网状碳化物；对于亚共析钢，正火的目的与退火基本相同，主要是细化晶粒，消除组织中的缺陷，但正火组织中珠光体片较退火者细，且亚共析钢中珠光数量多铁素体数量少，因此，经正火后钢的硬度、强度均较退火的高，由此可知，在生产实践中，钢中有网状渗碳体的材料需先经正火消除后方可使用其他工艺，而对热处理后有性能要求的材料，则据要求的不同及钢种不同选择退火工艺，如：要求热处理后有一定的强度、硬度，可选择正火工艺；要求有一定的塑性，尽量降低强度、硬度的则应选择退火工艺。

生产上常用的退火操作种类（1）完全退火（俗称退火）主要用于亚共桥钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有的也用做焊接结构件，其目的是细化晶粒，改善组织，消除残余应力，降低硬度、提高塑性，改善切削加工性能，完全退火是一种时间很长的退火工艺，为了缩短其退火时间，目前常采用等温火的工艺来取代完全退火工艺，同完全退火比较，等温火的目的与完全退火相同，但它大大缩短了退火时间。

（2）球化退火主要用于过共析钢及合金工具钢（如刀具、量具、模具以及轴承等所有钢种）。

其目的主要是降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。

（3）去应力退火（又称低温退火）主要用来消除铸件、锻件及焊接件、热轧件等内应力。

（4）再结晶退火用来消除冷加工（冷拉、冷冲、冷轧等）产生的加工硬化。

目的是消除内应力，提高塑性，改善组织。

（5）扩散退火主要用于合金钢，特别是合金钢的铸件和钢锭。

热处理典型应用热处理是一种通过加热和冷却来改变材料性能的工艺方法。

它在工业制造中有着广泛的应用，可以提高材料的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性等特性。

下面将介绍热处理的一些典型应用。

1. 硬化硬化是热处理中最常见的应用之一。

通过加热材料到一定温度，使其达到奥氏体组织，然后迅速冷却，使其转变成马氏体组织，从而提高材料的硬度和强度。

硬化通常用于制造刀具、齿轮、轴承等需要较高硬度和强度的零件。

2. 回火回火是一种通过加热和冷却来改变材料硬度和韧性的热处理方法。

在硬化后，材料通常会变得非常脆弱，此时需要进行回火处理。

回火的过程是将材料加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。

回火可以减轻材料的内应力，提高其韧性和可加工性。

回火通常用于制造弹簧、刀具等需要一定硬度和韧性的零件。

3. 淬火淬火是一种通过迅速冷却来改变材料组织和性能的热处理方法。

淬火的目的是使材料迅速从奥氏体组织转变为马氏体组织，从而提高材料的硬度和强度。

淬火过程中，材料需要被迅速冷却，通常使用水、油或盐水等介质来实现。

淬火通常用于制造汽车零件、机械零件等需要高硬度和强度的零件。

4. 固溶处理固溶处理是一种通过加热和冷却来改变合金材料的组织和性能的热处理方法。

固溶处理通常用于处理合金材料中的固溶体溶解和析出过程。

在固溶处理过程中，材料会被加热到一定温度，使固溶体中的溶质溶解，然后迅速冷却，使溶质重新析出。

固溶处理可以提高合金材料的强度、硬度和耐腐蚀性。

固溶处理通常用于制造航空航天零件、汽车零件等需要高强度和耐腐蚀性的零件。

5. 淬火回火淬火回火是一种将淬火和回火两种热处理方法结合起来使用的工艺。

在淬火的过程中，材料会变得非常脆弱，此时需要进行回火处理来提高其韧性。

淬火回火可以在保证材料硬度和强度的同时，提高其韧性和可加工性。

淬火回火通常用于制造高强度和高韧性要求的零件，如汽车发动机曲轴、齿轮等。

热处理是一种重要的工艺方法，通过加热和冷却来改变材料性能，以满足不同工程应用的需求。

汽车曲轴的软氮化技术为提高曲轴的疲劳强度，许多曲轴生产厂采用了气体软氮化技术（气体软氮化是一种由液体软氮化发展起来的、化学热处理工艺,其实质是以渗氮为主的低温碳氮共渗。

它的特点是处理温度低、时间短,工件变形小,质量稳定,不受钢种限制,能显著提高零件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合、抗擦伤等性能,同时还能解决液体软氮化中的毒性问题,避免了公害,因而劳动条件好。

此外,设备和操作都简单,容易推广。

其基本原理是气体软氮化的原理是在530°～580℃的气氛中产生2CO →[C]+CO_2(渗碳)及2NH3→2[N]+3H_2(氮化)反应,使钢铁表面形成氮化物或碳氮化物。

），其中采用这项技术以山东曲轴总厂、潍坊柴油机厂、重汽集团复强动力公司等为典型代表。

仅山东曲轴总厂，就拥有连续软氮化生产设备及5-2型气体软氮化设备近10多台。

而重汽集团复强动力公司设备能力达到技术国内最先进、功率最大、装炉量最多，同时比同行业设备更具有节能环保效应。

目前，国内生产曲轴所采用的典型材料为45钢和42CrMoTi。

曲轴气体软氮化与处理其他软氮化零件相类似，其氮化工艺过程一般要经过前清洗、升温、保温、冷却、后清洗等5个阶段，包括出装炉。

不同的厂家在气体软氮化工艺上略有不同。

1.前清洗工艺待处理零件装炉前应通过清洗使零件表面清洁无油，目前采用的主要清洗方法主要有下列方式：高温蒸汽加清洗剂洗涤然后加高温蒸汽漂洗涤、自动清洗机清洗、汽油擦洗。

清洗的好坏将直接影响曲轴的处理质量和延长处理周期。

如果曲轴表面脏，处理后的曲轴表面附着很多碳黑，既影响产品外观又影响产品质量。

经改进清洗工艺后，处理质量大大提高。

据实际经验来看，表面清洁易形成连续的厚度较为均匀的化合物层，反之则不易形成连续和厚度均匀的化合物层。

而在气体软氮化时化合物层对硬度、耐磨及抗疲劳性能有较大贡献。

本文的第三种方式是在生产条件不具备时的变通方法，仅适用于小规模清洗。

2.预氧化工艺为保证零件性能的综合要求，在气体软氮化之前一般还需要进行预先热处理，气体软氮化的预热温度一般取400～490℃，保温1h左右，去除工件表面油污、油脂，并在表面形成一层氧化物，使（合金）氮化物缓慢形成，使深层更加均匀。

摘要：本文对一般汽车发动机曲轴的各项性能与技术参数进行了分析，制定出相应材料（35CrMo）曲轴的热处理工艺方案，在工艺试验的基础上对方案进行了验证与改进，保证曲轴的各项性能达到要求。

关键词：曲轴热处理工艺35CrMo 调质高频淬火目录1．引言 (3)2．曲轴的服役条件与失效形式 (3)2.1．服役条件 (3)2.2．失效形式 (4)3．技术要求与材料的选择 (5)3.1 锻钢曲轴热处理的技术要求 (5)3.2 材料的选择 (5)3.2.1选材条件 (5)3.2.2 锻钢曲轴材料的要求 (5)3.2.3 备选材料的化学成分与力学性能的对比与分析 (5)3.2.4 材料的确定 (6)4.加工工序 (6)5.具体热处理工艺的制定与用材分析 (7)5.1 35CrMo热处理的技术要求 (7)5.2 具体工艺与用材分析 (7)5.2.1 原始材料的组织与性能 (7)5.2.2调质工艺与用材分析 (8)5.2.2.1 调制工艺参数的确定 (8)5.2.2.2 组织性能分析 (8)5.2.3 去应力退火 (10)5.2.4表面处理 (10)5.2.4.1表面热处理工艺 (10)5.2.4.2 组织性能分析 (11)6．结论 (12)7．参考文献 (14)致谢 (15)1．引言曲轴是汽车发动机的最关键的零部件之一，曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命。

曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。

因而，需要合适的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。

图(1).曲轴结构示意图2.曲轴的服役条件与失效形式2.1．服役条件曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。

济源职业技术学院毕业设计设计任务书设计题目：发动机曲轴的加工工艺设计要求：通过对曲轴的了解认识，在掌握曲轴的相关概念、性能的基础上，能够合理的制定一套加工曲轴的工艺过程。

其中包括它的毛坯及材料的选定等，确定其加工路线，并能对其特点进行合理的分析和阐述。

从而初步掌握发动机曲轴的加工工艺。

设计进度要求：第一周：简述曲轴的结构、性能及应用；第二周：确定曲轴的加工工艺过程；第三周：分析曲轴的加工工艺特点；第四周：确定曲轴的机械加工余量、工序尺寸及公差；第五周：根据要求绘制图纸及论文的撰写，打电子稿；第六周：经老师检查后修改毕业论文；第七周：打印论文，完成毕业设计；第八周：进行论文答辩指导老师（签名）：摘要曲轴是车辆发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到车辆发动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率,承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。

发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆转化为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。

本课题仅175Ⅱ型柴油机曲轴的加工工艺的分析与设计进行探讨。

工艺路线的拟定是工艺规程制订中的关键阶段，是工艺规程制订的总体设计。

所撰写的工艺路线合理与否，不但影响加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。

所以，本次设计是在仔细分析曲轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出曲轴零件的加工工序卡片。

关键词：发动机，曲轴，工艺分析，工艺设计目录摘要 (Ⅲ)1概述 (1)1.1 曲轴的类型结构和应用 (1)1.1.1 曲轴的类型 (1)1.1.2 曲轴的结构 (4)1.1.3 曲轴的应用 (6)2 确定曲轴的加工工艺过程 (7)2.1 曲轴的结构特点 (7)2.2 曲轴的主要技术要求分析 (7)2.3 曲轴的材料和毛坯的确定 (8)2.4 曲轴的机械加工工艺过程 (8)2.5 曲轴的机械加工工艺路线 (8)3 曲轴的机械加工工艺过程分析 (9)3.1 曲轴的机械加工工艺特点 (9)3.1.1 形状复杂 (10)3.1.2 刚性差 (10)3.1.3 技术要求高 (10)3.2 曲轴的机械加工工艺特点分析 (10)3.3 曲轴主要加工工序分析 (11)3.3.1 铣曲轴两端面及钻中心孔 (11)3.3.2 曲轴主轴颈的车削 (11)3.3.3 曲轴连杆轴颈的车削 (12)3.3.4 键槽加工 (12)3.3.5 轴颈的磨削 (12)4 机械加工余量工序尺寸及公差的确定 (13)4.1 曲轴主要加工表面的工序安排 (13)4.2 机械加工余量工序尺寸及公差的确定 (13)4.2.1 主轴颈工序尺寸及公差的确定 (13)4.2.2 连杆轴颈工序尺寸及公差的确定 (14)4.2.3 φ220-0.12 mm外圆工序尺寸及公差的确定 (14)4.2.4 φ200- 0.021 mm外圆工序尺寸及公差的确定 (14)4.3 确定工时定额 (14)4.4 连杆机械加工工艺过程卡的制定 (15)5结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录 (18)1 概述1.1 曲轴的类型结构及应用1.1.1 曲轴的类型曲轴有整体曲轴、组合曲轴和半组合曲轴三种结构形式，一般采用整体曲轴。

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发动机曲轴热处理工艺
嘿，咱今儿就来说说发动机曲轴热处理工艺这档子事儿。

你想想，发动机就好比汽车的心脏，那曲轴就是这心脏里的关键零件呀！
这曲轴可不好对付，它得经受住各种折腾，所以热处理工艺就显得特别重要啦！就跟人锻炼一样，得有合适的方法才能变得强壮。

热处理工艺就像是给曲轴来一场特别的“洗礼”。

通过加热和冷却的过程，让曲轴的性能发生奇妙的变化。

比如说，让它更耐磨，更能扛得住压力。

咱先说说加热这一步。

就好像给曲轴洗了个热水澡，但这个热水澡可得控制好温度和时间，不然就会出问题哦！温度太高了，曲轴可能就被“烫坏”了；时间太长了，也不行，那不就浪费时间和精力嘛。

然后是冷却，这就像是洗完澡后吹凉风。

冷却的速度和方式也得把握好，太快了或者太慢了都可能达不到理想的效果。

这整个过程就像是一场精心编排的舞蹈，每个步骤都得恰到好处。

要是有一个环节出了差错，那可就像跳舞时踩错了步子，后果不堪设想呀！
你说要是热处理工艺没做好，那发动机还能好好工作吗？那肯定不行呀！就像一个人身体不健康，还怎么有力气干活呢。

而且啊，不同的材料，热处理工艺还不一样呢！这就跟不同的人有不同的性格一样，得因材施教。

咱再想想，要是所有的曲轴都用一样的热处理方法，那能行得通吗？那肯定不行呀！就像让所有人都穿一样的衣服，合适吗？不合适嘛！
所以说呀，这发动机曲轴热处理工艺可真是一门大学问。

得仔细研究，认真对待。

咱可不能小瞧了它，不然汽车跑起来可就没那么顺畅啦！
总之，发动机曲轴热处理工艺就是要让曲轴变得更厉害，更能为汽车的运行出一份力。

咱可得重视起来，让我们的汽车跑得更稳、更快、更远！。

汽车发动机曲轴的热处理与失效分析发动机作为汽车的“心脏”，承担着转动动力的重要组件。

而发动机曲轴作为发动机中的关键部件之一，其质量和性能直接影响着发动机的运转效果和寿命。

为了提高曲轴的强度和耐磨性，热处理技术被广泛应用于发动机曲轴的制造中，本文将对汽车发动机曲轴的热处理与失效进行分析。

一、热处理工艺概述热处理是通过加热和冷却的过程来改变金属材料的组织结构和性能的方法。

对于汽车发动机曲轴而言，常用的热处理工艺包括调质处理和表面硬化处理。

1. 调质处理调质处理是通过加热曲轴至适宜温度，保温一段时间后快速冷却，以达到改善曲轴的硬度、强度和韧性等性能的目的。

调质处理使得曲轴表面和心部组织形成差异化，表面硬度增加，耐磨性得到提高，同时保证了曲轴的中心部分具有足够的韧性。

2. 表面硬化处理表面硬化处理是对曲轴表面进行局部加热使其达到临界温度，然后迅速冷却。

这样能够形成硬而耐磨的表面层，提高曲轴的耐磨性能。

常见的表面硬化处理方法包括渗碳、氮化和硬质合金喷涂等。

二、热处理对曲轴的影响汽车发动机曲轴在热处理后，其性能和质量都得到了明显的改善，这主要表现在以下几个方面：1. 提高曲轴的硬度热处理后，曲轴表面的硬度得到了显著提高。

表面硬化处理使得曲轴表面形成了硬度较高的层，增强了曲轴的抗磨损性能，延长了曲轴的使用寿命。

2. 提高曲轴的强度和韧性经过调质处理的曲轴，其韧性得到提高，能够在高速和高温下承受较大的应力，不易发生断裂。

曲轴的强度也得到了提高，能够更好地承受引擎转速和负载的冲击。

3. 提高曲轴的耐磨性和疲劳寿命热处理改变了曲轴的组织结构，使其表面更加坚硬，能够更好地抵抗摩擦和磨损。

此外，曲轴的疲劳寿命也得到提高，能够在长时间高速运转下不易疲劳断裂。

三、曲轴热处理失效分析虽然热处理能够显著改善曲轴的性能，但在制造和使用过程中，仍可能出现曲轴热处理失效的问题。

常见的曲轴热处理失效包括淬火裂纹、变形及处理不足等。

1. 淬火裂纹淬火过程中，如果加热温度、保温时间或冷却速度不合适，可能导致曲轴出现裂纹。

热处理在汽车制造中的应用与重要性热处理是一种通过加热和冷却来改变材料性能的工艺。

在汽车制造中，热处理被广泛应用于各个方面，包括车身、发动机、传动系统等。

本文将探讨热处理在汽车制造中的应用与重要性，并介绍一些常见的热处理方法和技术。

一、发动机零部件的热处理发动机是汽车的核心部件，其性能和寿命直接影响整车的可靠性和性能。

在发动机制造过程中，各种零部件需要经过热处理以提高其强度和耐磨性。

例如，曲轴、连杆、缸套等发动机关键零部件可以通过淬火来提高其硬度和耐磨性。

而发动机气门、活塞等零部件则可通过淬火和调质来增加其强度和耐热性。

二、车身结构的热处理车身是汽车的骨架，承受着车辆的重量和外界的冲击力。

为了增加车身的强度和刚性，热处理常常被应用于车身结构中的钢材。

通过对钢材进行热处理，可以改变其组织结构，使其具有更好的韧性和强度。

这样可以提高汽车的安全性能，减少碰撞事故时的变形和断裂。

三、传动系统的热处理汽车的传动系统包括变速器、传动轴等部件，其性能直接影响着车辆的动力输出和驾驶体验。

在传动系统的制造中，热处理可应用于各个关键部件，如齿轮、轴承等。

通过对这些零部件进行热处理，可以提高其硬度和耐磨性，减少由于摩擦而引起的能量损失和噪音。

四、常见热处理方法与技术1. 淬火：淬火是将材料迅速加热到临界温度，然后迅速冷却。

这种方法可以使材料获得高硬度和耐磨性，但会导致材料产生一定的脆性。

2. 调质：调质是将材料加热到适当温度，保持一段时间后再冷却。

这种方法可以提高材料的强度和韧性，改善其整体性能。

3. 回火：回火是将已经淬火或调质的材料重新加热到低于淬火温度，然后冷却。

这种方法可以消除淬火或调质过程中产生的残余应力，提高材料的韧性和稳定性。

四、热处理在汽车制造中的重要性热处理在汽车制造中具有重要的作用和意义。

首先，热处理可以提高材料的强度和硬度，使其更耐用并具有更好的抗疲劳性能。

这有助于延长汽车的使用寿命和减少维修成本。

热处理淬火工艺热处理淬火工艺热处理淬火工艺是一种常用的金属材料处理方法，可以改变材料的物理和机械性能。

通过控制材料的加热和冷却过程，可以使材料具备更好的强度、硬度和韧性等特性，以满足不同领域的应用需求。

在本文中，我将深入探讨热处理淬火工艺的原理、应用以及优势。

一、热处理淬火工艺的原理和过程热处理淬火工艺的基本原理是将材料加热至适当的温度，保持一段时间使其达到均匀的结构状态，然后迅速冷却，以使材料的结构产生变化。

这种变化可以通过控制冷却速度来调节，不同的冷却速度将导致材料不同的组织结构和性能。

淬火工艺的过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。

将待处理的材料加热至其临界温度以上，通常是材料的固相线或临界温度。

加热的目的是使材料的晶格结构发生相变，从而改变材料的性质。

在适当的温度下保持一定的时间，使材料达到热平衡状态，提供足够的时间进行反应和形成新的组织结构。

迅速冷却材料，通常采用水、油或其他介质进行冷却，以控制组织结构和性能的形成。

二、热处理淬火工艺的应用热处理淬火工艺广泛应用于金属材料的加工和制造领域。

以下是几个常见的应用示例：1. 钢材加工：钢材是热处理淬火工艺最常见的应用对象之一。

通过控制加热和冷却过程，可以使钢材具备更高的硬度和强度，并提高其耐磨性、耐腐蚀性和韧性等特性。

这使得钢材在机械制造、汽车制造和航空航天等行业广泛应用。

2. 工具制造：热处理淬火工艺对于工具制造至关重要。

刀具、模具和工装等工具通常需要具备较高的硬度和耐磨性，以满足复杂加工和使用环境的需求。

通过采用适当的淬火工艺，可以使工具的表面形成硬化层，从而提高其使用寿命和工作效率。

3. 零件加工：热处理淬火工艺也可用于加工各种零件。

汽车发动机的曲轴、凸轮轴和连杆等零部件经过热处理淬火后，可以获得更好的强度和耐磨性，提高发动机的性能和可靠性。

三、热处理淬火工艺的优势热处理淬火工艺相比其他金属材料处理方法具有许多优势，下面列举几点：1. 定制化：淬火工艺可以根据具体材料和应用需求进行调整和优化。

Solutions on the Spot现场解决方案图 1 图 ２热加工2006年 第9期11 热处理及表面工程专辑曲轴作为内燃机中的最重要的零件之一，它的使用寿命往往决定了内燃机的使用寿命。

1920年美国克拉克公司，将发明不久的感应淬火技术用于曲轴轴颈硬化，大大提高了曲轴的耐磨性，从而提高了内燃机的工作寿命（当时主要问题是曲轴硬度低、耐磨性差)。

近几十年来，曲轴的疲劳断裂问题又突显出来，而且疲劳源多发生在连杆轴颈曲柄内侧的圆角处，为此许多厂家提出了提高曲轴疲劳强度的要求。

提高曲轴疲劳强度的关键是提高曲轴圆角的残余压应力。

曲轴圆角（含轴颈）的感应淬火是使圆角获得>600M P a巨大残余压应力的首选方法。

日本某一公司曾对内燃机曲轴进行了系列的弯曲疲劳实验，实验证明圆角感应淬火曲轴有最高的疲劳强度（996M P a），圆角滚压曲轴疲劳强度为次（890M P a），氮化曲轴第三（720M P a）。

美国公司也有相近的数据。

曲轴圆角淬火一般要使用“半圈感应器”淬火，也称依洛森（Elotherm）淬火法。

它是将感应器扣在轴颈上，曲轴在旋转中进行加热和喷水淬火（也有在曲轴轴颈加热到淬火温度后，翻入水池中进行冷却淬火）。

这种方法不仅方便了曲轴进出感应器，简化了淬火机床的动作，同时也解决了用传统的分合式感应器淬火所经常出现的油孔裂纹、硬化区域宽窄不均、硬化层厚度不均和变形大等问题。

业内人士普遍认为依洛森淬火法是曲轴感应淬火技术的一大进步。

有资料表明，曲轴轴颈感应淬火可将发动机寿命提高到8000h，而轴颈及圆角感应淬火可使发动机寿命提高到10000h。

实现圆角淬火必须解决的关键技术是功率分配技术。

曲轴“半圈感应器”淬火涉及到许多技术，例如变频电源、淬火机床及感应器等，这些技术也很重要，在我国80年代初期已初步得到解决。

记得当年，在进行曲轴圆角淬火工艺研究时，我们曾遇到了这样的难题：曲轴的连杆轴颈用半圈感应器加热时，当曲柄内侧圆角刚刚达到淬火温度的时候，连曲轴圆角淬火技术上海恒精机电设备有限公司 林信智 刘又红杆轴颈外侧的轴肩已经熔化，究其原因是曲轴的结构造成的。

专业课程设计任务书学生姓名：班级：设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计设计内容：1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。

2、选材，并分析选材依据。

3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。

4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。

5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。

6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

目录0 前言 (1)1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2)1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3)1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3)2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4)2.1 零件材料选择的基本原则 (4)2.2 曲轴常用材料简介 (5)2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5)3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6)3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6)3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6)3.2.1 调质处理 (7)3.2.2 去应力退火 (8)3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9)4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11)4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11)4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12)4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12)4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13)4.5 淬火硬度不足 (13)5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13)6 课程设计的收获与体会 (14)7 参考文献 (15)8 工艺卡 (16)0前言发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键零部件，是发动机中成本最高的零件。

现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的要求。

在机型改造的过程中，首先遇到的问题就是曲轴强度不足，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的要求。

曲轴制造工艺过程曲轴就是引擎得主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆得上下(往复）运动变成循环(旋转）运动。

就是发动机上得一个重要得机件,其材料就是由碳素结构钢或球墨铸铁制成得,有两个重要部位:主轴颈,连杆颈,(还有其她)。

主轴颈被安装在缸体上,连杆颈与连杆大头孔连接,连杆小头孔与汽缸活塞连接,就是一个典型得曲柄滑块机构。

曲轴润滑主要就是指与摇臂间轴瓦得润滑与两头固定点得润滑。

这个一般都就是压力润滑得,曲轴中间会有油道与各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。

发动机工作过程就就是,活塞经过混合压缩气得燃爆,推动活塞做直线运动,并通过连杆将力传给曲轴,由曲轴将直线运动转变为旋转运动。

曲轴得旋转就是发动机得动力源。

也就是整个船得源动力．1、曲轴制造技术／工艺得进展1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术（１)熔炼高温低硫纯净铁水得获得就是生产高质量球墨铸铁得关键。

国内主要就是以冲天炉为主得生产设备,铁水未进行预脱硫处理;其次就是高纯生铁少、焦炭质量差。

目前已采用双联外加预脱硫得熔炼方法,采用冲天炉熔化铁水,经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。

目前,在国内铁水成分得检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。

(2) 造型气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺,可获得高精度得曲轴铸件，该工艺制作得砂型具有无反弹变形量等特点,这对于多拐曲轴尤为重要.目前,国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过,引进整条生产线得只有极少数厂家,如文登天润曲轴有限公司引进了德国KＷ铸造生产线．2、钢曲轴毛坯得锻造技术近几年来,国内已引进了一批先进得锻造设备，但由于数量少,加之模具制造技术与其她一些设施跟不上,使一部分先进设备未发挥应有得作用。

从总体上来讲,需改造与更新得陈旧得普通锻造设备多,同时，落后得工艺与设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。

３、机械加工技术目前国内曲轴生产线多数由普通机床与专用机床组成,生产效率与自动化程度相对较低。