高铁车轴采用高频淬火设备进行热处理的工艺分析

高速铁路用车轴除了需要保证原材料具有良好的性能外，还要选择合适的热处理工艺，以确保车轴的力学性能和小的热处理畸变。为满足工作的需要，很多厂家采用高频淬火设备进行淬火热处理，效果良好。

为提高车轴疲劳强度，高速铁路车轴经调质处理后，再沿车轴纵向进行表面感应加热淬火。在淬硬层内获得非常细的马氏体组织，使表面强度显著提高，同时产生压缩残余应力。表层的硬化就可以提高车轴的耐磨性和抗冲击性；通过产生的压缩残余应力，更能提高车轴的疲劳强度。试验结果表明；淬硬层越深，疲劳强度越大。

高频淬火是利用钢铁材料等磁性体涡流的集肤效应进行淬火的方法。在要进行高频淬火的工件上缠绕线圈，一旦接通高频交流电流，工件就会产生感应电流（涡流），这个涡流只流过工件的表面层，通过线圈的交流电频率越高，就越能在工件的表层集中。表层的涡流由于工件的热阻而发热，一般工件可加热到900℃左右，然后向加热部分喷水冷却。这样的高频淬火工艺有两个特征：①可以只加热零件的表层再进行淬火；②可以在限定的零件局部进行淬火。

车轴高频淬火方式有两种：一种是边移动线圈边加热车轴的所谓移动淬火部分；另一种是固定线圈，只按固定状态进行加热的固定淬火部分。假如要对车轴全长淬火，就必须进行移动淬火。那么从轮座外轮毂端直到轴颈部的车轴直径变化较大的部分，移动淬火就会比较困难，可采用固定淬火。

淬火指的是使金属组织实施50%以上的马氏体相变，车轴的表层99%变成马氏体组织。在高频淬火后，为了使金属组织稳定，并具有韧性，需要进行回火。一般回火温度越高，则韧性越好，但同时硬度降低，残余应力也会降低。高频淬火车轴一般重视由压缩残余应力所决定的疲劳强度，通常进行低温回火。

现在的车轴高频淬火技术已日益成熟，其频率选择在l0kHz左右，回火温度选择200-230℃，淬硬层可达2mm。表层可得到致密的马氏体组织，使硬度升高到600HV。距表层2mm的位置组织为铁素体十珠光体，硬度达200HV。