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玉柴6105型柴油机气门推杆，选用材料为45钢，杆身要求整体调质处理，硬度要求（26～31）HRC。
当采用常规工艺：830℃盐浴加热，并在浓度为5%～10%（质量分数，下同）的NaCl水溶洲中淬火时，经常产生纵向淬火裂纹，最近有的批次裂纹发生率高达40%，严重影响了正常生产。
1 裂纹产生原因分析
气门推杆经化学成分分析，平均含碳量为0.49%，含铬量为0.22%左右。由于碳、铬的含量均处于45钢的上限，导致Ms点温度降低，使钢的淬裂敏感性增加。尤其是含碳量处于上限范围时，钢的相变点Ac3、Ar3陡然下降。若按常规淬火温度加热，奥氏体晶粒必然粗大，提高了淬透性，很容易产生淬火裂纹。
通常形状不规则、截面不均匀零件的淬火开裂倾向较大，但气门推杆形状简单（f9mm×240mm），且截面厚度均匀，按常规工艺淬火仍易开裂。经分析认为，引起开裂的原因与推杆截面尺寸处于该材料的易裂尺寸范围有密切关系。据文献[1]介绍，45钢件的易裂尺寸范围为（5～11）mm，截面尺寸过小或过大的零件均不易淬裂。截面尺寸小的工件淬火时，心部很易淬硬，且心部和表面的马氏体形成在时间上几乎是同时进行的，组织应力小，不容易淬裂。截面尺寸过大的零件，淬火时不仅心部不能硬化，有时甚至连表层也得不到马氏体，而是贝氏体或索氏体。内应力主要表现为热应力，使零件心部受拉，表层受压，这对防止淬火裂纹起着有效的作用，零件也不易淬裂。由于气门推杆直径恰好处于45钢的临界淬裂直径范围之内（5mm～11mm），且碳、铬等含量处在规定含量的上限，故具有较大的淬裂倾向性。
为寻找防止推杆淬火开裂的方法，我们进行了一系列工艺试验，取得了较好的效果。
2试验结果及分析
（1）淬火温度试验 有关资料介绍，在盐浴炉中加热时，对45钢工件采用810℃～830℃加热，水淬；对于截面在易裂尺寸范围的工件，若采用780℃±10℃淬火，淬火后硬度仍保持在50HRC以上。生产实践证明，采用亚温淬火，有利于减小应力，减小气门推杆的开裂倾向，有效防止淬火裂纹。
（2）保温时间试验 45钢工件在盐浴炉中加热时，常规工艺的加热系数为（0.3～0.4）min/mm，但对处于易裂尺寸范围的零件如气门推杆，采用（0.2～0.3）min/mm的加热系数，既能保证奥氏体化，同时可防止开裂。
（3）淬火介质试验 气门推杆要求淬火后硬度≥50HRC，调质硬度为（26～31）HRC。当采用水淬油冷，或用聚乙烯醇水溶液淬火，或在200℃的50%NaNO3+50%KNO3的硝盐浴中分级淬火时，虽能减小淬裂倾向，但上述方法均存在淬火硬度不均匀的缺点。采用25%NaNO3+20% NaNO2+20% KNO3+35%H2O制成的饱和三硝水溶液（密度约1.45g/cm3）淬火，并在冷却至200℃左右后立即将推杆取出空冷，及时进行回火。这样既可防止开裂，又能达到≥50HRC的淬火硬度要求。这是因为三硝水溶洲的冷却速度介于水、油之间（三硝水溶液冷却特性如图1所示），在奥氏体最不稳定区（650℃～550℃）冷却速度达到400℃/s左右，接近水的冷却速度，能保证马氏体转变，使工件淬硬。在45钢马氏体转变温度区300℃左右范围内，溶液粘度大，接近油的冷却速度，约为（50～90）℃/s左右，可以使工件马氏体转变比较均匀一致，有利于减小组织应力，减小淬火变形与开裂倾向，并且工件可获得较为光亮的表面。
3结论
生产实践表明，采用亚温加热，缩短保温时间以及用三硝水溶液淬火，并及时进行回火等措施，对防止45钢气门推杆的淬火开裂有明显的效果。采用改进后的工艺，基本上避免了推杆的淬火开裂，硬度亦能很好地满足工艺要求。 | 