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汽车半轴综合分析报告10021332班1002133201-1002133217半轴简介•汽车半轴是驱动车轮转动的直接驱动零件，也是汽车后桥中的重要受力部件汽车运行时，发动机输出的扭矩经过变速器、差速器和减速器传递给半轴，再由半轴传给车轮，推动汽车行驶半轴的分类半轴的分类1、 现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全浮式和半浮式两种2、 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上全浮式半轴易于拆装，只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便3、 半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩它的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯矩较小的各类轿车上但这种半轴支承拆取麻烦，且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险汽车半轴的工作条件与磨损情况分析•半轴的工作条件：半轴在工作时主要承受扭转力矩和反复变曲以及一定的冲击载荷例如：当汽车在启动或上坡时，扭矩很大，特别在紧急制动或行驶在不平坦的道路上时工作条件更为恶劣，半轴要承受冲击、交变弯曲疲劳荷载和扭力的作用•半轴的磨损情况分析：在通常情况下，半轴的寿命主要取决于花键齿的抗压陷和耐磨损性能，但断裂现象也时有发生。

例如：载重汽车最容易损坏的部位是在轴的杆部和突缘的连接处，花键端以及花键与杆部相连的部位（如图1）在这些部位发生损坏时，一般为疲劳断裂• （图1）半轴的失效形式半轴的失效形式1、扭转疲劳断裂：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象 （偏心扭转弯曲载荷下的断口）2、过量磨损：相互接触的金属表面相对运动时，表面不断发生损耗，使金属表面状态和尺寸改变3、过量变形：半轴发生尺寸畸变或体积畸变（长大或缩小）和形状畸变（如弯曲或翘曲）半轴的性能要求半轴的性能要求 1、根据工作条件和失效形式，半轴应具有良好的综合力学性能 2、硬度 心部在26~32HRC；表面在50~60HRC，表面中频淬火的淬硬层深度6~8mm 3、疲劳极限 σ-1=440MPa 4、金相组织 表面回火索氏体+部分托氏体，心部允许有8％左右的铁素体半轴的选材•根据半轴的工作条件，可知半轴要求要具有高的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。

同时，因为汽车半轴是要求综合机械性能较高的零件，通常选用调制钢制造中、小型汽车的半轴一般用45钢、40Cr，而重型汽车用40MnB、40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金钢制造1）选择中碳的原因：低碳钢塑性好，但硬度较低，焊接性与冷冲压工艺性很好同时碳量过低，不易淬硬切回火后强度不够不能承受高抗弯强度、疲劳强度的工作环境 高碳钢塑性差，硬度高，疲劳强度差，切削加工性能差，韧性低不适宜半轴需要较好韧性的条件2）选择合金调制钢的原因：调质钢因为受力情况比较复杂，要求具有高的综合机械性能，具有高的强度和良好的塑形、韧性为了保证零件整个截面机械性能的均匀性和高的强韧性，合金调质钢有很好的淬透性（3）重型汽车选择高淬透性的合金调制钢的原因：这类钢的油淬临界直径为60-100mm，主要是镍铬钢镍、铬的适当配合可以大大提高淬透性，并获得优良的机械性能例如40CrNiMo钢，不但具有良好的淬透性，还可以消除回火脆性，用于制造大截面，重载荷的重要零件4）中、小型用45钢、40Cr钢的原因：这类钢的淬透直径为30-40mm中、小型汽车载荷较小，且半轴的尺寸较小，所以用45、40Cr 来制造半轴几种国产汽车半轴的选材，技术条件及热处理几种国产汽车半轴的选材，技术条件及热处理 半轴的热处理半轴的热处理1、热处理流程 半轴加工路线：下料→ 锻造→退火 →仿形加工 →调质 →铣花键 →表面淬火、高温回火、低温二次回火 →校直 →检验。

2、热处理步骤的目的与注意事项 一、（1）退火 退火目的：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并为淬火作好组织准备 （2） 加热温度 合金钢完全退火温度一般为： Ac3+(50-70) 综合考虑，最终选择加热 温度为840℃（3）保温时间 退火时间应考虑化学成分、原是组织、装炉量等因素对低合金钢，当装炉量不大时，可以根据经验公式：t=aD=90mint=（1.5~2）×46 =69~92min低合金钢退火的冷却速度一般控制在：50~100 ℃/h。

注：（注：（T——加热时间（加热时间（min）；）； α——加热系数（加热系数（min/mm）；）； D——工件有效厚度工件有效厚度（（mm） ））注意：注意：⑴⑴较快的冷速会导致较快的冷速会导致P片间距变小，出现片间距变小，出现S，造成硬度偏高，不利，造成硬度偏高，不利 切削加工切削加工 ⑵⑵较慢的冷速不但会导致较慢的冷速不但会导致P片间距增大，而且会出现大块片间距增大，而且会出现大块F，使强，使强度、硬度降低，切削时度、硬度降低，切削时“粘刀粘刀”，淬火时造成软点淬火时造成软点（4）缺陷产品处理方法 出现石墨化石墨化、过烧过烧，不能返修，直接报废 石墨化：钢件在工作温度和应力长期作用下，会使碳化物分解成游离的石墨，这个过程也是自发进行的，称为P热强钢的石墨化过程、它不但消除了碳化物的作用，而 且石墨相当于钢中的小裂纹，使钢的强度和塑性显著降低而引起钢件脆断 过烧：制品超过烧成温度称为过烧烧结温度过高和（或）烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结 过烧的制品易出现变形、尺寸不符合要求、坯体或釉面有气泡等 二、调制处理（1）淬火 1、淬火目的、淬火目的：提高工件的强度、硬度，是目前工业上强化 钢铁工件的主要手段。

2、加热温度、加热温度：亚共析钢淬火加热温度为： Ac3 +（30~50） 综合考虑，最终选择加热温度为：880 ℃ 3、保温时间、保温时间：半轴是中小工件，所以炉温到温后的保持时间用经验公式计算： t=aKD≈90min （省略计算） 注：t----保温时间（min） a----加热系数（min/mm） K----工件加热时的修正系数 D----工件的有效厚度（mm）4、冷却介质及淬火方式、冷却介质及淬火方式介质：查阅资料，广泛应用于合金钢及小截面碳钢件的淬火介质是全损耗系统用油低温区冷速较慢，有利减小淬火畸变、开裂倾向方式：垂直淬入冷却介质中，并上下或左右运动;带盘半轴应盘面先淬入介质中，并上下或左右运动注：1、全损耗系统用油：是采用加氢高粘度矿物基础油，精选防锈、防老、抗泡、抗氧化、抗磨修复等进口复合添加剂，科学配方调和而成，全损耗系统油,机械油应用于对润滑油无特殊要求的全损耗系统用油 2、全损耗系统用油的特点： 具有良好的抗磨损性能，对机械系统提供良好的防护； 具有良好的氧化安定性，和抗泡性能 具有良好的剪切安定性，高温时提供有效的润滑保护 具有高粘度指数能保障良好的润滑性能。

具有优异的防锈性、防腐蚀性、抗磨修复性，提高机械运动部件使用寿命5、缺陷产品的处理办法、缺陷产品的处理办法 硬度不足硬度不足：进行高温回火、退火，消除应力，然后重新加热淬火 软点软点：欠热和冷却不均造成的软点，可以进行一次回火，再重新加热，并用适当的淬火介质及方式进行淬火 开裂开裂：直接报废（3）表面淬火 表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法 1、目的目的：获得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好韧性 2、方法：方法：表面淬火时通过快速加热，使钢件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火 注： 采取表面淬火的原因：对于截面受力不均匀的零件，承受扭转和弯曲应力的轴，受力较大的表面区有较好的性能，心部要求可低一点，则不要求全部淬透 （3）回火回火1、回火目的：减少或消除淬火应力、回火目的：减少或消除淬火应力，保证相应的组织转变，提高钢的韧性和塑形，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，以满足各种用途工件的性能要求2、回火温度：、回火温度：根据钢的力学性能要求与回火温度的关系，回火温度取560℃℃左右。

3、回火时间：、回火时间： 确定回火时间的基本原则：保证工件透热和组织转变能充分进行 回火保持时间按经验公式：t=K+AD ≈120min注：A为加热系数（根据炉型而定） D为工件有效厚度(mm) K为附加时间一般为10-20min 4、冷却方式 高温回火容易产生高温回火脆性为了控制高温回火脆性，回火后应进行快冷（水冷、油冷）5、低温二次回火 为了消除高温回火后，快冷时产生的应力，所以得再进行一次低温回火 低温回火的温度应不在产生高温回火脆性的脆化温度区间（400~550 ℃ ），所以低温补充回火温度是340 ℃，保温时间：2h温度℃880 ℃ ×90min560 ℃×120min340 ℃×120min42CrMo钢的调质工艺曲线时间min6、检验 外观：无裂纹，碰伤，变形量≤5％ 硬度：28~35HRC之间 金相组织：回火索氏体+心部3％的铁素体。