[发明专利]一种表面复合强化的非调质套管叉制造方法

说明书

本发明涉及一种表面复合强化的非调质套管叉制造方法，其步骤包括：选取原材料→控锻控冷→机加工→表面渗氮→磨外圆→表面形变强化处理。采用F45MnVS非调质钢作为套管叉的原材料，通过控锻控冷工艺对非调质钢进行锻造成型；通过机加工将套管叉加工成型，随后对套管叉表面进行渗氮，控制氮化层深为0.2~0.4mm。然后对其表面形变强化处理，即在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生一定的形变强化层，控制表面的形变层深为5～20um，最后获得具有较好的组织均匀性和较好的疲劳性及耐磨性的非调质套管叉。

技术领域

本发明涉及金属加工领域，具体涉及一种表面复合强化的非调质套管叉制造方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车零部件的材料选材特性越来越趋向于高性能、低能耗。目前，汽车套管叉主要材料为调质钢，但是调质处理的淬火过程中零件容易出现变形和开裂的问题，所以非调质钢作为一种采用控锻控冷技术从而省去调质步骤的环保节能的低成本钢，逐渐被发展应用在汽车零部件中。由于非调质钢表面耐磨性和抗疲劳性能较差，所以通过化学热处理和形变强化的表面协同强化方法，使得非调质钢零件的表面获得较高的耐磨性和耐疲劳性能。套管叉零件作为传动轴的传动部位，因此需要较好的耐磨性和抗疲劳性能。通过对非调质钢套管叉的表面进行渗氮，在非调质钢套管叉表面形成一层渗氮层，再通过表面形变强化，使表面产生一层细晶梯度的氮化层，提升零件表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。通过这种套管叉的制造方法，可以提高套管叉表面的硬度和耐磨性，并且保持心部较高的韧性。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种表面复合强化的非调质套管叉制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种表面复合强化的非调质套管叉制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）机加工；（d）表面渗氮；（e）磨外圆；（f）表面形变强化处理。

作为优选，步骤（a）中所述原材料为棒状非调质钢。本发明中所用的原材料的直径为45～55mm。

作为优选，步骤（b）中所述控锻控冷中，控锻温度为1010～1170℃，控冷时将工件空冷，以0.5～2℃/s左右的冷却速度冷却至室温。

作为优选，步骤（c）中通过机加工将工件加工为套管叉。本发明中将工件加工为直径46mm的套管叉。

作为优选，步骤（d）中表面渗氮后的控制氮化层深为0.2~0.4mm。

作为优选，步骤（e）中通过磨外圆使工件表面粗糙度降低至Ra2以下。

作为优选，步骤（f）中所述表面形变强化处理，是在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生形变强化层。

作为优选，所述原材料的化学成分为C：0.40～0.46wt%；Si：≤0.65 wt%；S：0.034～0.068 wt%；V：0.08～0.15 wt%；Mn：1.3～1.6 wt%；P：≤0.034 wt%；Cr:≤0.3 wt%；余量为Fe。

作为优选，步骤（f）中所述表面形变强化处理，是在室温下采用超声频率、高能量密度的冲击头对表面进行表面冲击强化，冲击时参数为电流0.3~0.6A，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生5～20um的形变强化层。

作为优选，通过上述方法制得的套管叉心部为正常的珠光体+铁素体，硬度为290~330HV。在套管叉表面存在0.2~0.4um的氮化层，最表面硬度为600~700HV，表面残余压应力为450~500MPa；磨外圆后，表面经过形变强化处理后，细晶强化影响区的组织晶粒细小，表面硬度为750~800HV，表面的残余压应力提升到630~680MPa。