40Cr钢精密机床的花键轴一套完整的退火热处理工艺

①工件名称 精密机床的花键轴，使用材料为40Cr钢。

②热处理技术条件 要求调质后花键轴的硬度为250HBW，30mm花键齿外圆淬硬硬度为48HRC。

③加工工艺流程 坯料一调质处理一冷压校直一去应力退火一粗机械加工一消除应力退火处理一精机械加工一花键部分高频感应加热表面淬火一工件整体低温回火一检验并校直一再次低温回火处理一清洗喷砂。

①热处理工艺规范

a.调质处理 加热淬火温度(840～860)℃土10℃、保温时间2h，油冷；高温回火温度600℃士10℃、保温时间2h，空冷。

b.去应力退火 加热温度580℃，保温时间2h，炉冷或出炉空冷。

c.消除应力退火处理 加热温度sso℃士10℃，保温时间2～4h，然后在炉内随炉缓慢冷却。

d.花键高频淬火 加热温度860～900℃，喷水冷却。

e.低温回火 加热温度280～300℃、保温时间lh，之后出炉空冷。

f.再次低温回火 加热温度160℃、保温时间4h，之后出炉空冷。

⑤热处理工艺解析

a.调质处理 提高花键轴整体零件断面的强度、硬度与韧性、塑性等综合力学性能。恳

b.去应力退火 其目的主要是为了消除冷压校直造成的残余内应力，减少工件的变形。

c.消除应力退火处理 为尽量减少或消除机械加工造成的残余内应力，防止工件随后在高频淬火时的弯曲变形，稳定工件的尺寸精度。

d.花键高频淬火 其目的就是为了保证花键齿圆周表面的高硬度、高耐磨性。由于花键齿是所有各牙同时受力，不像齿轮是仅仅相互几牙啮合，实际上只要花键齿的两侧淬硬即可，而不必有太大的硬化层深度，故采用高频表面淬火即可。

e.低温回火 为了消除花键齿及其他各部分的内应力，稳定工件尺寸、形状，保证花键齿部分的高硬度、：高耐磨性而降低其脆性。

f，再次低温回火 针对经低温回火后加压校直的工件，为消除加压校直带来的内应力、防止花键轴的变形超差，必须再次进行低温回火。

⑥热处理工艺技术实施要点

a.坯料一般在箱式电炉中加热至调质温度，成批坯料应平行整齐叠放；保温后工件应逐一在油中淬火，冷至低温出油。

b.坯料调质后，经冷压校直后再于580℃、保温2h进行去应力退火；若经校直后不合格，还需重复进行去应力退火，直至合格；应注意的是两次校直后消除校直应力温度应再降低10～20℃。

c.去应力退火应在井式回火炉中，工件应垂直方向吊放于装料筐内，较好能密排直立。d.消除应力退火时，工件应垂直吊挂，小头在上。加热应在井式带空气循环或带风扇的电炉中进行。此工序很重要，对所有调质零件，之后又需局部表面淬火的细长零件，是防止弯曲变形的重要措施。e.在高频淬火机床上实施花键齿高频表面淬火时，对花键齿较高且宽的，工件必须缓慢旋转，以保证沿工件圆周能均匀加热。若加热不均匀，易产生花键轴齿部淬硬层硬度不均，即一边淬硬一边硬度不足的现象，如图2-60所示。它是增大弯曲变形的主要原因。 

⑦热处理质量检验

a.工件调质后应检验硬度是否达到要求（硬度为250HBW)。

b.硬度达到要求后，进行冷压校直，工件全长范围内，全圆跳动量≤0.60mm。

c．工件经去应力退火后，检测工件全长外圆全跳动量应≤Imm者为合格，对于>lmm者仍需重复上述工艺，两次校直后，消除校直应力退火温度应再降低10～20℃。

d.消除应力退火处理后，应检验工件全长全圆跳动量≤1mm。应尽可能不再加压校直，以避免造成不必要的校直附加应力。

e.花键高频淬火后，淬硬合格的工件应立即检验弯曲，全长圆跳动量应≤0.25mm。对于超过者应立即加压校直。一般在高频淬硬后弯曲变形都不严重；超差的在高频淬硬后马上校直，很容易校直好。

f.低温回火后应检验硬度，30mm花键齿外圆淬硬硬度为48HRC。每件均应检验弯曲，全长圆跳动量应≤0.25mm。对于超过者应立即加压校直，必要时在齿底部施以热点校直。