热处理工艺在实践中的应用案例

例1-3：车床主轴的热处理分析

以图2-7所示的车床主轴为例，经对主轴的结构及工作条件进行分析后确定，该轴选用45钢的锻件毛坯。生产过程中，主轴的加工工艺路线为：备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械半精加工→锥孔及外锥体的局部淬火、回火→粗磨（外圆、锥孔、外锥体）→铣花键、花键淬火、回火→精磨（外圆、锥孔、外锥体）。

图2-7　车床主轴

主轴加工过程中热处理要达到的技术要求如下：

整体调质后硬度为220～250HBW；

锥孔和外锥体硬度为45～48HRC；

花键齿廓部分硬度为48～53HRC。(www.xing528.com)

其中，正火、调质属于预备热处理（以改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织为目的的热处理工艺属于预备热处理，如退火、正火、时效、调质等），锥孔及外锥体的局部淬火、回火属于最终热处理（以提高硬度、耐磨性和强度等力学性能为目的的热处理工艺属于最终热处理，如淬火、渗碳淬火、渗氮处理等）。它们的作用如下：

1.正火

主要是为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度，以改善切削加工性，同时均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理作组织准备。

2.调质处理

主要是使主轴具有良好的综合力学性能，经淬火及高温回火后，其硬度应达到220～250HBW。

3.淬火

锥孔、外锥体及花键部分的淬火是为了获得所要求的表面硬度。锥孔和外锥体部分可采用盐浴快速加热并水淬，经回火后，其硬度应达到45～48HRC。花键部分可采用高频加热淬火，以减小变形，经回火后，表面硬度应达到48～53HRC。为了减小变形，锥部淬火应与花键淬火分开进行。锥部淬火及回火后，用粗磨纠正淬火变形，然后再进行花键的加工与淬火。最后用精磨消除总变形，从而保证主轴的装配质量。