本发明涉及金属加工领域，具体涉及一种表面形变强化的非调质半轴制造方法。
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，汽车半轴主要是采用调质钢制造，但是由于调质本身工序较为复杂，且在调质过程中耗能较大，污染较为严重，在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，所以通过采用适当的表面强化方法，使得非调质钢零件获得满足要求的性能。半轴零件作为传动轴的链接部位，需要较好的耐磨性和抗疲劳性能。通过对非调质钢半轴的表面进行形变强化，非调质钢半轴表面产生一层硬化层梯度，提升零件表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。通过这种半轴的制造方法，可以提高半轴表面的硬度和耐磨性，并且保持心部较高的韧性。使用冲击头对表面进行超声波冲击强化，这种表面机械强化不需要表面化学镀层或者其他元素的掺入，大大减少了成本和污染，提高了生产效率，大幅度提升非调质钢半轴的综合力学性能，实现良好的经济效益和环保效益。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种表面形变强化的非调质半轴制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。
作为优选，步骤（a）中所述的原材料为非调质钢。本发明采用的原材料直径为40～50mm。
作为优选，步骤（b）中所述的控锻控冷中，控锻温度为1050～1200℃，控冷时将工件控冷，以1.5～3℃/s的冷却速度冷却至室温。
作为优选，步骤（c）中所述的局部感应正火中，正火温度为850～920℃，在花键和杆部连接的位置，局部进行感应正火。
作为优选，步骤（d）中通过机加工将工件加工为半轴，并使其表面粗糙度降到ra2以下。本发明中通过机加工将工件加工为φ45mm的半轴。
作为优选，步骤（e）中所述的表面感应淬火和回火，淬火加热温度为880～920℃，淬火后的控制硬化层深为3~3.5mm，并在5h之内，将其置于190～210℃下回火140～160min。
感应淬火采用中频功率90~102kw，电流频率8.8~9.6khz，淬火加热温度900℃，并通过调节感应淬火参数调整硬化层深。为了释放淬火应力、进一步提高其强韧性。
作为优选，步骤（f）中所述的表面形变强化，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，使表面产生一定的形变强化层。
作为优选，所述原材料的化学成分为：c：0.35～0.41wt％；si：≤0.75wt％；s：0.03～0.06wt％；v：0.1～0.23wt％；mn：1.25～1.58wt％；p：≤0.026wt％；cr：≤0.25wt％，余量为fe。
作为优选，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，冲击电流为0.7~0.9a，通过控制冲击头在工件表面的压入量，使表面产生20～100um的形变强化层。
作为优选，所述原材料为直径为40～50mm的圆柱形非调质钢。
作为优选，通过上述方法制得的半轴心部为珠光体+铁素体，硬度为250~270hv，在半轴表面淬硬层组织为回火马氏体，最表面硬度为550~560hv，表面残余压应力为200~250mpa；表面经过形变强化处理后，细晶强化影响区的组织为晶粒细小且被挤压的马氏体，表面硬度为600~680hv，表面的残余压应力为600~700mpa。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过对制造方法的改进，使得最后制得的半轴具有良好的机械性能，其表面硬度可达600~680hv，表面的残余压应力可达600~700mpa。
2、本发明中的控锻加热温度，使非调质钢中的微合金元素充分固溶入奥氏体，实现弥散析出强化。若温度过高，会造成奥氏体晶粒长大，晶粒粗化。温度过低，微合金元素未完全溶入，力学性能会降低。本发明中的控冷是调整冷速，使其获得均匀的铁素体和珠光体组织，获得良好的综合性能。
3、本发明中的局部感应正火处理，是对花键和杆部连接的位置，通过局部的感应淬火来细化在锻造时候产生粗晶，提升材料的力学性能。
4、本发明中的表面感应淬火和回火，是在表面快速加热进行淬火和回火，使得表面硬度和强度获得提升，表面残余压应力增加，能有效的抵消半轴零件运作过程中产生的拉应力。
5、本发明中的表面形变强化方式，是对半轴表面进行机械强化，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，使非调质钢表面产生一层强度较高硬化形变层，使表面的晶粒变细，且表面具有残余压应力。同时使半轴表面有较好粗糙度，达到镜面加工的效果，大幅度提升材料的硬度、耐磨性和抗疲劳性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为40mm的38mnvs非调质钢棒料，组成成分为：c：0.35wt％；si：0.664wt％；s：0.03wt％；v：0.1wt％；mn：1.25wt％；p：0.014wt％；cr：0.15wt％；其余为fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1050℃；控冷为控制1.5℃/s的冷却速度冷却至室温。局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度为850℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为880℃，有效硬化层控制在3mm，并在190℃回火140min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.7a，控制有效形变强化层为20um，强化处理后，半轴的表面硬度达到610~620hv，表面残余压应力为600~700mpa。
实施例2
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为40mm的38mnvs非调质钢棒料，组成成分为：c：0.35wt％；si：0.664wt％；s：0.03wt％；v：0.1wt％；mn：1.25wt％；p：0.014wt％；cr：0.15wt％；其余为fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1050℃；控冷为控制1.5℃/s的冷却速度冷却至室温；局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度850℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为880℃，有效硬化层控制在3mm，并在190℃回火140min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.8a，控制有效形变强化层为50um，强化处理后，半轴的表面硬度达到620~640hv，表面残余压应力为600~700mpa。
实施例3
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为40mm的38mnvs非调质钢棒料，组成成分为：c：0.383wt％；si：0.664wt％；s：0.049wt％；v：0.113wt％；mn：1.37wt％；p：0.014wt％；cr：0.15wt％；其余为fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1100℃；控冷为控制2℃/s的冷却速度冷却至室温；局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度850℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为880℃，有效硬化层控制在3mm，并在200℃回火150min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.9a，控制有效形变强化层为100um，强化处理后，半轴的表面硬度达到650~680hv，表面残余压应力为600~700mpa。
实施例4
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为50mm的38mnvs非调质钢棒料，组成成分为：c：0.383wt％；si：0.664wt％；s：0.049wt％；v：0.113wt％；mn：1.37wt％；p：0.014wt％；cr：0.15wt％；其余为fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1100℃；控冷为控制2℃/s的冷却速度冷却至室温；局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度为920℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为920℃，有效硬化层控制在3.5mm，并在200℃回火150min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.7a，控制有效形变强化层为20um，强化处理后，半轴的表面硬度达到610~620hv，表面残余压应力为600~700mpa。
实施例5
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为50mm的38mnvs非调质钢棒料，组成成分为：c：0.41wt％；si：0.75wt％；s：0.06wt％；v：0.23wt％；mn：1.58wt％；p：0.026wt％；cr：0.25wt％；其余为fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1200℃；控冷为控制3℃/s的冷却速度冷却至室温；局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度为920℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为920℃，有效硬化层控制在3.5mm，并在210℃回火160min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.8a，控制有效形变强化层为50um，强化处理后，半轴的表面硬度达到620~640hv，表面残余压应力为600~700mpa。
实施例6
一种表面形变强化的非调质半轴制造方法，包括以下步骤：（a）选取原材料；（b）控锻控冷；（c）局部感应正火；（d）机加工；（e）表面感应淬火和回火；（f）表面形变强化处理。原材料采用直径为50mm的38mnvs非调质钢棒料，组成成分为：c：0.41wt％；si：0.75wt％；s：0.06wt％；v：0.23wt％；mn：1.58wt％；p：0.026wt％；cr：0.25wt％；其余为fe。控锻控冷中，控锻加热温度为1200℃；控冷为控制3℃/s的冷却速度冷却至室温；局部感应正火为对其花键部位进行感应正火，正火温度为920℃。然后进行机加工；对表面进行感应淬火，淬火加热温度为920℃，有效硬化层控制在3.5mm，并在210℃回火160min；对表面进行形变强化处理，电流采用0.9a，控制有效形变强化层为100um，强化处理后，半轴的表面硬度达到650~680hv，表面残余压应力为600~700mpa。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。