一种汽车悬架下摆臂的复合热处理强化方法与流程

本发明属于材料表面和整体强化技术领域，具体涉及一种汽车悬架下摆臂的复合热处理强化方法。

背景技术：

碳氮共渗化学热处理，能使得钢件表面具有更高的硬度、耐磨性和疲劳强度；心部在具有良好的塑性和韧性的同时，还可获得较高的强度。淬火-碳配分-回火（q-p-t）热处理工艺是钢件奥氏体化，淬火至ms和mf温度之间某一温度以获得适量的马氏体，而后在一定温度保温一定时间，碳自马氏体分配至残留奥氏体、因富碳而稳定化，最后在特定温度回火一段时间，使析出复杂碳化物，以增加强化作用。回火后的喷丸强化（sp）是通过外载荷的作用在材料表层及次表层植入残余压缩应力并使表层组织结构致密化，从而有效提高材料机械强度、疲劳强度和寿命，同时以其工艺成熟、价格低廉、效果显著，最重要的是不受工件形状的限制的优点而被广泛应用。悬架在汽车行驶的过程中发挥着非常重要的作用，汽车悬架性能的优劣直接影响的汽车的平顺性、安全性以及乘坐舒适性。其中，下摆臂作为汽车悬架系统中传力和导向的重要部件，其一端通过下摆臂支架和下摆臂衬套与副车架连接，另一端通过球铰与转向节的下端连接将作用在车轮上的各种力传递给车身，并保证车轮按照一定轨迹运动。在实际道路行驶过程中，由于路面条件的变化需要承受交变载荷的作用，在其所受的应力达到材料许用应力的情况下，局部位置可能产生开裂，影响正常使用，甚至影响到整车的可靠性，因此也是最容易产生疲劳损伤的零部件。

技术实现要素：

基于上述科学原理，针对实际的道路行驶中，下摆臂承受交变载荷的作用而容易产生损伤、疲劳和开裂等缺陷。本发明提供了一种汽车悬架下摆臂的复合热处理强化方法，通过对表面采用中温气体碳氮共渗化学热处理技术形成一定深度的碳氮共渗层，使具有更高的表面硬度、耐磨性和接触疲劳强度。q-p-t热处理工艺，使下摆臂的整体屈服强度、抗拉强度、塑性和韧性得到很好的提升。最后进行喷丸强化处理（sp）使表层组织结构致密化，大大提升材料的疲劳强度，减少疲劳损伤。

具体步骤：

（1）将工件放入真空加热炉中，进行奥氏体化；

（2）向炉内通入煤油或渗碳气体，同时通入氨气，对工件进行中温气体碳氮共渗；

（3）在盐浴炉中，对材料进行淬火；

（4）真空炉升温，进行碳配分；

（5）材料进行低温回火，冷却到室温；

（6）气动喷丸装置进行表面喷丸强化。

步骤（1）所述的奥氏体化，在真空中加热ac3线温度以上至820℃~880℃。

步骤（2）所述的中温气体碳氮共渗保温4~6h，形成0.5~0.8mm的碳氮共渗层。

步骤（3）所述淬火温度是300~350℃，保温1~3min。

步骤（4）所述真空炉的碳配分温度是400~450℃，保温10~180s。

步骤（5）所述的低温回火温度是150~200℃，保温2~4h。

步骤（6）所述的喷丸强化选用气动式喷丸装置，选用铸钢丸s110，钢丸直径0.3mm，以0.2~0.5mma喷丸强度，60~90°喷射角，喷射速度40~100m/s，100%覆盖率，持续30~90min。

本发明的效果是：表面强化形成碳氮共渗硬化层，采用淬火-碳配分-回火的热处理方式和进行覆盖率100%的喷丸处理来提升下摆臂耐磨性、抗疲劳性能和抗冲击性能，同时可以增强塑性、韧性、屈服强度、抗拉强度和疲劳强度，提高下摆臂的使用寿命来保证悬架和整车的可靠性，具有适应性强、可靠性高、便于推广应用等优点。

附图说明：

图1为本发明的下摆臂q-p-t热处理流程图；

图2为本发明的下摆臂结构示意图；

图3为本发明下摆臂复合强化微观示意图。

图中，1奥氏体化及碳氮共渗，2淬火，3碳配分，4回火，5基体，6喷丸强化和碳氮共渗复合层，7碳氮共渗层，8基体。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。所述材料为saph440，在真空下把工件加热到奥氏体，对表面进行中温气体碳氮共渗；在盐浴炉中淬火，接着在真空炉中进行短时间的碳配分，之后进行低温回火，最后空冷至室温；回火后选用气动式喷丸装置对下摆臂进行喷丸强化处理。

实施例1：

具体实施步骤为：（1）热处理过程采用真空加热奥氏体化830℃；（2）向炉内通入煤油或渗碳气体，同时通入氨气，在高温下共渗剂分解形成活性碳原子和氮原子，被钢件表面吸收并向内层扩散，共渗保温4h，形成0.5mm碳氮共渗层，共渗面表面硬度660hv，相当于58hrc；（3）在盐浴炉中淬火至300℃并保温60s；（4）淬火后碳配分，在真空炉加热至400℃保温120s；（5）接着进行低温回火150℃保温2h；最后空冷至室温，芯部硬度43hrc，抗拉强度580mpa；（6）喷丸处理用气动式喷丸装置，选用铸钢丸s110，钢丸直径0.3mm，以0.2mma喷丸强度，60°喷射角，喷射速率50m/s，100%覆盖率，持续30min对下摆臂进行喷丸强化处理，表面硬度高达780hv，相当于63hrc。

实施例2：

具体实施步骤为：（1）热处理过程采用真空加热奥氏体化850℃；（2）向炉内通入煤油或渗碳气体，同时通入氨气，在高温下共渗剂分解形成活性碳原子和氮原子，被钢件表面吸收并向内层扩散，共渗保温5h，形成0.6mm碳氮共渗层，共渗面表面硬度680hv，相当于59hrc；（3）在盐浴炉中淬火至310℃并保温120s；（4）淬火后碳配分，在真空炉加热至420℃保温150s；（5）接着进行低温回火180℃保温3h；最后空冷至室温，芯部硬度45hrc，抗拉强度600mpa；（6）喷丸处理用气动式喷丸装置，选用铸钢丸s110，钢丸直径0.3mm，以0.3mma喷丸强度，70°喷射角，喷射速率60m/s，100%覆盖率，持续60min对下摆臂进行喷丸强化处理，表面硬度高达820hv，相当于65hrc。

实施例3：

具体实施步骤为：（1）热处理过程采用真空加热奥氏体化870℃；（2）向炉内通入煤油或渗碳气体，同时通入氨气，在高温下共渗剂分解形成活性碳原子和氮原子，被钢件表面吸收并向内层扩散，共渗保温6h，形成0.7mm碳氮共渗层。共渗面表面硬度700hv，相当于60hrc；（3）在盐浴炉中淬火至320℃并保温180s；（4）淬火后碳配分，在真空炉加热至450℃保温180s；（5）接着进行低温回火200℃保温4h；最后空冷至室温，芯部硬度47hrc，抗拉强度620mpa；（6）喷丸处理用气动式喷丸装置，选用铸钢丸s110，钢丸直径0.3mm，以0.4mma喷丸强度，80°喷射角，喷射速率70m/s，100%覆盖率，持续90min对下摆臂进行喷丸强化处理，表面硬度高达880hv，相当于66hrc。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。