42CrMo 材料转向节调质工艺研究与应用

转向节是汽车转向桥的重要零件之一，决定着汽车行驶过程稳定性及行驶方向灵敏性。转向节作为汽车前部载荷的承受者与传递者，通过带动前轮绕主销转动而使汽车转向。其在汽车行驶状态下需承受多变的冲击载荷，因此，其对金相组织、力学性能等方面有很高的要求。

42CrMo 作为转向节优选材料之一，具有强度高、韧性好、淬透性好、无明显回火脆性等优点，调质处理后可获得较高的疲劳极限、良好的抗冲击能力和低温冲击韧性，能够很好的满足转向节高性能的要求。但42CrMo 材料转向节在锻打成形后，调质过程容易出现裂纹，从而导致废品损失。因此，探究合理的转向节调质工艺，保证产品内在质量和降低废品损失，具有重要的理论意义与应用价值。

本文基于金属材料及热处理工艺理论，设计了多种调质工艺方案，通过对42CrMo 材料转向节进行调质处理，得到不同淬火液浓度下的金相及硬度，并对比分析确定了转向节最合理的调质工艺。

试验过程及方法

淬火液及样品制备

采用奎克好富顿集团生产的水溶性淬火液AQUA QUENCH 251 ZQ，通过加水配成浓度分别为9%、10%、11%、12%的淬火液对转向节调质性能进行试验。

本次试验用原材料采用规格为

150mm 的42CrMo 棒料，其化学成分见表1。棒材加热至1230℃经8000t 压力机锻打成形，转向节锻件如图1(a）所示。然后两家钢厂各选取4 个锻件使用带锯床将转向节把部切取下来进行后续热处理试验，如图1(b）所示。

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试验过程

所以，为保证调质后金相符合1 ～4 级的技术要求，高温回火后获得较多的索氏体组织，同时减少铁素体的析出及屈氏体的形成，应将42CrMo 材料的转向节热处理过程中的淬火液浓度控制在12%以下。

酱油是日常生活中必不可少的一种调味品。酱油按食用方法分为烹调酱油和餐桌酱油，烹调酱油不直接食用，适用于烹调加工，而餐桌酱油既可直接食用，又可用于烹调加工。目前国内对酱油的生产工艺及菌种纯化研究报道较多，但缺乏对其微生物安全性的报道。本研究结合我国GB 2717—2003《酱油卫生标准》，开展我国市售酱油中菌落总数、大肠菌群、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的监测。

将调质后的样品用带锯床先切下一个厚度为20mm 的圆片，然后依据图2(a）中的十字线将圆片切割成4 个金相块。将切割好的金相块经金相砂纸打磨并机械抛光成镜面后，用4%的硝酸酒精腐蚀金相观察面，然后在500 倍金相显微镜下观察距边部10mm 处的金相组织，并用布氏硬度计对金相组织观察处进行硬度检测，如图2(b）所示。

试验结果与分析

淬火液浓度对金相组织的影响

转向节样品在淬火液浓度为9%、10%、11%、12%进行调质处理后，钢厂1 的42CrMo 材料调质硬度的平均值分别为305.5HBW、297.3HBW、289.5HBW、277.8HBW，钢厂2 的42CrMo 材料调质硬度的平均值分别为303HBW、294HBW、287HBW、277HBW，可以看出两钢厂原材料转向节随淬火液浓度的提升，硬度都是逐渐降低的。主要原因是随着淬火液浓度的提升，调质处理后铁素体含量增加，索氏体片间距增大，甚至由于冷却速度过低出现屈氏体，从而导致硬度降低。

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调质工艺试验方案见表2，S-1、S-2、S-3、S-4原材料厂家为钢厂1，Y-1、Y-2、Y-3、Y-4 原材料厂家为钢厂2。根据42CrMo 原材料奥氏体化温度及热处理工艺理论，将淬火温度设置为850℃，保温时间为100min，回火温度设置为615℃，保温时间为150min，保温时间结束后出炉空冷降至室温。为分析不同淬火液浓度对转向节调质金相及硬度的影响，配制了9%、10%、11%、12%四组不同浓度的淬火液，淬火入水时间为8.5min。

淬火液浓度对硬度的影响

转向节样品在淬火液浓度为9%、10%、11%、12%进行调质处理后，典型金相分别为3 级、3 级、4 级、5 级，如图3 所示。通过对不同淬火液浓度下的调质金相进行统计，结果见表3，得到调质过程中淬火液浓度为9%、10%、11%、12%时，金相分别为2 ～3 级、3 ～4 级、3 ～4 级、5 ～6 级，说 明淬火液浓度对调质金相有显著的影响，随着淬火液浓度的提升，金相逐渐变差。主要原因是随着淬火液浓度的提升，由于冷却速度降低，造成过冷度减小，淬火后的马氏体转变量减少，高温回火后的金相组织中铁素体含量增加，索氏体片层间距增大，并出现少量屈氏体。

转向节调质后硬度要求为261～304HBW。从表3、表4 可以得到，淬火液浓度为9%时，调质后硬度已超出上限，不符合产品性能要求；当淬火液浓度为12%时，金相不符合技术要求。所以，为得到金相和硬度都符合要求的转向节产品，且后期加工不会因为硬度过高或过低出现加工困难、粘刀的现象而导致生产成本增加，应将淬火液浓度控制在10%～11%之间。

结论

⑴淬火液浓度在9%～12%时，随着淬火液浓度的提升，转向节由于淬火液冷却能力下降，锻件高温回火后造成铁素体含量增加、索氏体片间距增大，甚至出现屈氏体，进而导致调质金相等级变差、硬度降低；

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⑵通过分析不同浓度下调质处理后的金相组织与硬度值，在满足金相、硬度技术要求的同时，为减小淬火应力和降低淬火开裂风险，确定了转向节调质工艺淬火液浓度范围为10%～11%。