试验研究
铸造缺陷和热处理工艺对球墨
铸铁曲轴疲艻强度的影响
南宁机械厂(530003)苏大任
摘要]195型柴油机球墨铸铁曲轴的失效形式,主要是疲劳断裂。铸造缺陷,尤其是铸造缩
松,降低了曲轴的疲劳强度。热处理强化工艺中,正火和等温淬火、氧氮化,尤其是氧氮化处
理,能提高曲轴疲劳强度。因此,改善铸造质量并采用氧氮化是提高曲轴波劳寿命的有效手
段
关键词疲劳强度铸造缩松氧氮化
Effect of Casting Defects and Heat Treatment Technique on
Patigue Strength of The Crankshaft of Spheroidal Graphite Cast ron
(Nanning Machine Maker) Su Daren
L Abstract] Fatigue fracture is the main form of failure of the crankshaft of spheroidal graphite
cast iron in 195 model diesel engine. Casting defects, especially porosity, will reduce fatigue
strength of the crank-shaft. With heat treatment technigues, normalizin
g· austempering and
oxynitriding, especially oxynitriding, are capable of increasing fatigue strength of the crankshaft
Therefore, the improvement on casting quality and adoption of the oxynitriding are efficiant means
to increase, fatigue life of the
e cranks
Key words: fatigue strength casting porocity oxynitriding
我厂生产球墨铸铁曲轴己有30年的历劳强度的影响提供了可靠的数据。
史,曲轴失效的形式有两种:磨损和断裂。前1铸造缺陷对曲轴疲劳强度的影响
者可通过配轴瓦而继续服役,后者一经发生1.1生铁中的磷含量
就无法修复。因而,疲劳断裂是曲轴失效的
众所周知,球墨铸铁的炉料中,生铁、回
主要原因。
炉铁和废钢中的磷,在铁水熔炼中会不增不
过去,曲轴质量曾发生两起较大的断轴减地被“保留”下来。过量的磷又常富集于晶
事故,几乎否定了球铁在我厂的推广应用,因界,以二元或三元磷共晶出现。这些脆性相
而引起了我们对铸造缺陷的重视,并促使我的大量出现,会降低球墨铸铁的塑性指标、造
厂对提高曲轴疲劳强度进行研究,成功地采成曲轴的早期断裂。
用氧氮化,强化工艺。曲轴强化工艺为正火、
1978年初,省农机公司向我厂反映,我
中频感应淬火、等温淬火、氧氮化等对曲轴疲厂生产的柴油机,曲轴出现早期断裂。这批
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〈热处理〉2000.No.1
曲轴的生产日期是1977年下半年。当时是了控制,断轴现象大大地减小。
使用经精选的本地生铁,曲轴正火采用部分
在多年的疲劳试验中,不同的组别,中频
奥氏体化工艺,获得破碎状铁素体组织。然淬火曲轴,氧氮化处理曲轴中,都发现了铸造
而,在断轴的分析中,发现磷含量普遍在0.缩松(图2)。在中频淬火曲轴试验组中,在
078~0.106%。在金相显微镜下,磷共晶明同一弯矩(M-1=1100kg'cm),断面无缺陷
显。经疲劳试验,该批曲轴疲劳强度最高只的顺利通过5×10°次疲劳循环次数,而断面
达M_1=8050kg"cm,远低于设计要求(M
在连杆轴颈5.5油孔与中孔之间有约
≥9200kg"cm)。从此,我厂取消了本地生铁60mm2的缩松、循环次数只有4.59×10°次。
用作球铁炉料,有效地提高了曲轴的质量
1.2铸造缩松
氧化
中频火
M190k
d5×1
4百X1e
孔中
抽孔
3=
?2断面缩松(2
又如在氧氮化曲轴试验组中,断面无缺
陷的疲劳弯矩达到M-1=2000g:cm,而断
面在油孔附近有缩松的,在同一弯矩下疲劳
次数在4.5×10°次时在连杆轴颈R处出现
图1断面缩松(1)
在1979年上半年,我厂曲轴曾出现大量1.3黑色带层和灰斑
断裂,其原因,是在曲轴连杆轴颈处有肉眼可
正常曲轴的断口是银灰色或灰色,曲轴
见的铸造缩松(图1)。这是因为在冷铁供应本体如此,抗拉试棒也是如此。在曲轴疲劳
不上的情况下,曲轴造型取消了补缩用的冷试验中,发现了曲轴断面罕见的黑色层和灰
铁所致。经恢复了冷铁工艺,铸造缩松得到
斑(图3)。
氧化
0.中频火
.氧化
M产20m
M1,=100kF
M,°2200kgm
=17×1P
27×1
H一4×1
色拥层靠的1-学画
色垂風重的3
年
A色茂的值
图3黑色带层和灰斑
黑色带层在抗拉试棒中未曾发现。在图(3b)中频淬火曲轴断面上清楚可见,在A
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