45
减震器吊环作为汽车底盘连接减震器与车身的核心承载部件，长期承受交变载荷、冲击载荷及装配应力，其力学性能、尺寸稳定性直接决定减震器工作可靠性与部件使用寿命。45、成本适中、可通过调质处理显著提升综合力学性能，成为传统燃油车及中低端新能源电车减震器吊环的首选基材。调质处理（淬火+高温回火）是45、高韧性、良好塑性”协同匹配的关键工序，其工艺参数（淬火温度、保温时间、冷却速度、回火温度、回火保温时间）的合理性，直接影响吊环的硬度、抗拉强度、屈服强度及冲击韧性，进而决定吊环能否承受复杂工况下的载荷作用。
当前45，存在参数设置不合理、力学性能波动大、尺寸变形超标、韧性不足易断裂等问题，难以适配吊环对“强韧性平衡”的严苛需求。基于此，本文结合45，系统研究调质处理各工艺参数对吊环力学性能及尺寸稳定性的影响，通过单因素试验与正交试验优化工艺参数，确定最优调质处理方案，解决传统工艺存在的缺陷，为45。
一、45
明确45，是优化调质处理工艺参数的前提，需结合吊环的实际工作工况，确定力学性能与尺寸稳定性的核心指标，确保优化后的吊环满足使用需求。
（一）45
45，其化学成分（质量分数）为：C 0.42%~0.50%、Si 0.17%~0.37%、Mn 0.50%~0.80%、P≤0.035%、S≤0.035%，其余为Fe。该材质的临界相变温度为：Ac₁≈727℃、Ac₃≈780℃、Ar₁≈680℃、Ar₃≈730℃，淬火后可获得马氏体组织，经高温回火后转变为回火索氏体组织，该组织兼具高强度与良好韧性，是45。45，淬火温度过高易导致晶粒粗大、氧化脱碳，温度过低则奥氏体化不充分；回火温度过高会降低强度，温度过低则韧性不足，需精准控制各参数。
（二）吊环的核心性能要求
结合减震器吊环的工作特性，其核心性能要求分为力学性能与尺寸稳定性两大类，具体指标如下：
1. 力学性能：硬度控制在22~28HRC（兼顾强度与切削/装配性能），抗拉强度≥650MPa，屈服强度≥355MPa，冲击韧性αₖ≥60J/cm²，避免吊环在交变载荷作用下出现疲劳断裂，同时具备一定的塑性，防止受冲击时脆性断裂。
2. 尺寸稳定性：调质处理后吊环的尺寸变形量需≤0.03mm，同轴度≤0.03mm，两端端面平行度≤0.03mm，避免因变形导致内衬套装配困难、连接精度不足，影响减震器工作性能。
（三）调质处理核心目标
45：通过优化淬火与高温回火工艺参数，使吊环获得均匀细小的回火索氏体组织，实现“高强度、高韧性、良好塑性”的协同平衡，满足力学性能指标要求；同时最大限度降低淬火应力与回火应力，控制尺寸变形，避免氧化脱碳、裂纹等缺陷，提升吊环的加工精度与使用寿命，确保批量生产时力学性能波动小、一致性好。
二、45
调质处理的核心工序为淬火与高温回火，其中淬火工艺决定吊环淬火后的组织状态与内应力，回火工艺则决定组织转变效果与应力释放程度，各工艺参数的影响相互关联、相互制约，需明确单一参数的影响机制，为后续优化试验奠定基础。
（一）淬火工艺参数的影响
淬火工艺的核心参数包括淬火温度、淬火保温时间、冷却速度，三者共同决定吊环淬火后的马氏体组织质量、内应力大小及表面状态。
1. 淬火温度：作为淬火工艺的核心参数，直接影响奥氏体化程度与晶粒大小。温度过低（低于Ac₃+30℃），45，淬火后易出现铁素体、珠光体等未转变组织，导致吊环硬度、强度不足；温度过高（高于Ac₃+80℃），奥氏体晶粒会急剧粗大，淬火后形成粗大马氏体，吊环脆性增加、冲击韧性下降，同时易产生氧化脱碳、变形甚至裂纹。结合45，淬火温度适宜范围为810~860℃。
2. 淬火保温时间：主要作用是保证45，使碳、合金元素均匀分布，确保淬火后组织均匀。保温时间过短，奥氏体化不充分，组织不均匀，力学性能波动大；保温时间过长，奥氏体晶粒粗大，同时会增加氧化脱碳量，导致吊环表面性能下降、尺寸变形增大。保温时间与吊环壁厚正相关，结合吊环壁厚2~4mm的特点，保温时间适宜范围为15~40min。
3. 冷却速度：决定淬火后组织类型与转变程度，45/s，冷却速度需大于临界冷却速度，才能获得纯净马氏体组织；冷却速度过慢，易出现贝氏体、珠光体组织，强度、硬度不足；冷却速度过快，淬火内应力急剧增大，易导致吊环变形、开裂。结合吊环结构特点，冷却介质需兼顾冷却速度与应力释放，适宜采用油冷（冷却速度5~15℃/s），避免水冷（冷却速度过快）导致的裂纹缺陷。
（二）回火工艺参数的影响
回火工艺的核心参数包括回火温度、回火保温时间、冷却方式，其核心作用是消除淬火内应力，使马氏体组织转变为回火索氏体，改善吊环韧性，调整硬度与强度，实现强韧性平衡。
1. 回火温度：直接决定组织转变程度与力学性能。温度过低（低于500℃），淬火内应力消除不充分，吊环韧性不足、脆性较大，易出现疲劳断裂；温度过高（高于600℃），回火索氏体晶粒粗大，吊环硬度、强度显著下降，无法承受复杂载荷；温度在500~600℃时，可获得均匀细小的回火索氏体，实现强度与韧性的最佳匹配。结合吊环硬度要求，回火温度适宜范围为520~580℃。
2. 回火保温时间：主要作用是保证马氏体充分转变为回火索氏体，彻底消除内应力，使组织与性能均匀稳定。保温时间过短，组织转变不充分，内应力残留，力学性能不稳定；保温时间过长，会导致吊环氧化脱碳加剧、尺寸变形增大，同时增加生产成本。结合淬火保温时间与吊环尺寸，回火保温时间适宜范围为20~50min。
3. 冷却方式：回火后的冷却方式主要影响吊环内应力与尺寸稳定性。45，采用空冷即可，空冷速度平缓，可进一步释放内应力，避免冷却速度过快导致的二次应力与变形，同时可保证回火索氏体组织稳定，无需采用水冷、油冷等快速冷却方式。
三、45
基于上述参数影响机制，采用“单因素试验+正交试验”的方法，优化45。试验选用45（壁厚3mm，尺寸与实际生产一致），通过控制单一变量，研究各工艺参数对吊环力学性能（硬度、抗拉强度、冲击韧性）与尺寸变形的影响，再通过正交试验确定最优参数组合。
（一）试验准备
1. 试样制备：选取符合GB/T 699-2015标准的45，加工成与实际吊环尺寸一致的试样（轴向长度50mm，外径25mm，壁厚3mm），每组试验制备5个试样，确保试样尺寸均匀、表面无缺陷。
2. 试验设备：采用箱式电阻炉（控温精度±5℃）进行加热，油冷槽（冷却介质为20，油温控制在20~30℃）进行淬火冷却，洛氏硬度计、万能试验机、冲击试验机分别用于检测硬度、抗拉强度、冲击韧性，百分表用于检测尺寸变形量。
3. 试验指标：以硬度（22~28HRC）、抗拉强度（≥650MPa）、冲击韧性（≥60J/cm²）、尺寸变形量（≤0.03mm）为核心评价指标，不合格试样视为无效数据，取每组有效试样的平均值作为试验结果。
（二）单因素试验设计与结果分析
单因素试验采用“固定其他参数，改变单一参数”的方式，分别研究淬火温度、淬火保温时间、回火温度、回火保温时间对试验指标的影响，确定各参数的适宜范围。
1. 淬火温度的影响（固定参数：淬火保温25min，油冷，回火温度550℃，回火保温30min）
试验选取淬火温度810℃、825℃、840℃、855℃、860℃，试验结果显示：随着淬火温度升高，吊环硬度、抗拉强度先升高后降低，冲击韧性先降低后升高，尺寸变形量逐渐增大。810℃时，奥氏体化不充分，硬度21.5HRC、抗拉强度632MPa，未达到性能要求；840℃时，奥氏体化充分，晶粒细小，硬度25.3HRC、抗拉强度718MPa、冲击韧性68.2J/cm²，尺寸变形量0.021mm，均满足要求；860℃时，晶粒粗大，冲击韧性降至52.3J/cm²，尺寸变形量0.038mm，超出允许范围。因此，淬火温度适宜范围为825~845℃。
2. 淬火保温时间的影响（固定参数：淬火温度840℃，油冷，回火温度550℃，回火保温30min）
试验选取淬火保温时间15min、20min、25min、30min、35min，试验结果显示：随着保温时间延长，吊环硬度、抗拉强度先升高后趋于稳定，冲击韧性先升高后基本不变，尺寸变形量逐渐增大。15min时，奥氏体化不充分，硬度22.1HRC、抗拉强度648MPa；25min时，奥氏体化充分，硬度25.5HRC、抗拉强度720MPa、冲击韧性69.5J/cm²，尺寸变形量0.020mm；35min时，性能无明显提升，但尺寸变形量增至0.032mm，且氧化脱碳加剧。因此，淬火保温时间适宜范围为20~30min。
3. 回火温度的影响（固定参数：淬火温度840℃，淬火保温25min，油冷，回火保温30min）
试验选取回火温度520℃、540℃、550℃、560℃、580℃，试验结果显示：随着回火温度升高，吊环硬度、抗拉强度逐渐降低，冲击韧性逐渐升高，尺寸变形量先减小后增大。520℃时，内应力消除不充分，冲击韧性58.6J/cm²，未达到要求；550℃时，硬度25.2HRC、抗拉强度715MPa、冲击韧性69.8J/cm²，尺寸变形量0.019mm，性能最优；580℃时，硬度降至21.8HRC、抗拉强度642MPa，未达到强度要求。因此，回火温度适宜范围为540~560℃。
4. 回火保温时间的影响（固定参数：淬火温度840℃，淬火保温25min，油冷，回火温度550℃）
试验选取回火保温时间20min、25min、30min、35min、40min，试验结果显示：随着保温时间延长，吊环硬度、抗拉强度略有下降，冲击韧性先升高后趋于稳定，尺寸变形量逐渐增大。20min时，组织转变不充分，冲击韧性62.3J/cm²；30min时，内应力彻底消除，冲击韧性70.2J/cm²，硬度25.1HRC、抗拉强度712MPa，尺寸变形量0.020mm；40min时，性能无明显提升，尺寸变形量增至0.031mm。因此，回火保温时间适宜范围为25~35min。
（三）正交试验设计与最优参数确定
基于单因素试验确定的适宜参数范围，选取影响吊环力学性能最显著的4个因素（淬火温度A、淬火保温时间B、回火温度C、回火保温时间D），每个因素选取3个水平，采用L₉(3⁴)正交试验设计，优化最优工艺参数组合，正交试验因素水平表如下：
表1 正交试验因素水平表
因素
水平1
水平2
水平3
淬火温度A（℃）
825
840
845
淬火保温时间B（min）
20
25
30
回火温度C（℃）
540
550
560
回火保温时间D（min）
25
30
35
通过正交试验，以硬度、抗拉强度、冲击韧性、尺寸变形量为综合评价指标，采用加权求和法计算综合得分（硬度权重0.25、抗拉强度权重0.35、冲击韧性权重0.30、尺寸变形量权重0.10），综合得分越高，工艺参数越优。试验结果分析显示，各因素对综合得分的影响顺序为：淬火温度A＞回火温度C＞淬火保温时间B＞回火保温时间D。
结合正交试验极差分析与综合得分，确定45：淬火温度840℃，淬火保温时间25min，油冷（20，油温20~30℃），回火温度550℃，回火保温时间30min，空冷。
（四）最优参数验证试验
为验证最优工艺参数的可靠性，采用上述最优参数进行3组重复试验，每组制备5个试样，检测其力学性能与尺寸变形量，试验结果取平均值：硬度25.3HRC，抗拉强度716MPa，冲击韧性70.5J/cm²，尺寸变形量0.020mm。所有指标均满足吊环核心性能要求，且力学性能波动小（变异系数≤2%），尺寸变形稳定，相较于传统经验参数（硬度22.8HRC、抗拉强度665MPa、冲击韧性63.2J/cm²、尺寸变形量0.032mm），优化后吊环强度提升7.7%，冲击韧性提升11.5%，尺寸变形量降低37.5%，彻底解决了传统工艺力学性能不足、变形超标的问题，验证了最优参数组合的合理性与可行性。
四、调质处理工艺实施要点与质量控制措施
为确保最优工艺参数在批量生产中稳定落地，规避生产过程中的缺陷，结合45，制定以下工艺实施要点与质量控制措施，保障吊环质量一致性。
（一）工艺实施要点
1. 加热控制：采用箱式电阻炉加热，加热前需清理炉膛内氧化皮，试样装炉时需均匀摆放，避免堆叠，确保受热均匀；升温速度控制在10~15℃/min，避免升温过快导致试样内外温差过大，产生热应力；淬火加热时，炉温需稳定在840±5℃，回火加热时稳定在550±5℃，严格按照保温时间计时，确保奥氏体化与组织转变充分。
2. 冷却控制：淬火冷却时，油冷槽油温需控制在20~30℃，定期检测油温，避免油温过高导致冷却速度下降；试样淬火时需快速放入油冷槽，确保冷却均匀，避免局部冷却速度差异导致的变形、裂纹；冷却时间控制在15~20min，待试样温度降至150~200℃时，取出空冷至室温，避免长时间油冷导致的油垢附着。
3. 装夹与摆放：试样装炉、出炉时需采用专用夹具，避免直接用手接触高温试样，防止烫伤与试样表面污染；回火时，试样摆放需平整，避免受力变形，确保回火后尺寸稳定。
（二）质量控制措施
1. 原材料控制：入库的45，确保符合GB/T 699-2015标准，避免杂质含量过高导致调质处理效果不佳；原材料预处理（矫直、清理）后，需检测表面粗糙度与尺寸精度，确保无氧化皮、裂纹、毛刺等缺陷。
2. 工序间检测：淬火后需抽样检测硬度与表面状态，硬度控制在58~62HRC（确保马氏体组织质量），表面无氧化脱碳、裂纹；回火后需100%检测硬度，抽样检测抗拉强度、冲击韧性与尺寸变形量，不合格品需返工处理（重新调质），返工次数不超过2次。
3. 缺陷预防：针对淬火裂纹，需控制升温速度与冷却速度，避免试样尖角、棱角导致的应力集中（可提前进行倒角处理）；针对氧化脱碳，可在炉膛内通入保护气体（如氮气），减少试样表面氧化；针对尺寸变形，需优化装夹方式，控制加热与冷却均匀性，回火后可进行精密矫直，确保尺寸精度。
4. 批量生产管控：批量生产时，需每2小时抽取1组试样进行力学性能与尺寸检测，记录工艺参数与检测结果，建立追溯体系；定期校准试验设备（电阻炉、硬度计、万能试验机），确保检测精度；优化生产节拍，避免试样在空气中停留时间过长，影响调质处理效果。
五、结语
45，直接决定其力学性能与尺寸稳定性，优化工艺参数是提升吊环质量、延长使用寿命的关键。本文通过单因素试验与正交试验，系统研究了淬火温度、淬火保温时间、回火温度、回火保温时间对45，确定了最优调质处理工艺参数组合：淬火温度840℃、淬火保温25min、油冷、回火温度550℃、回火保温30min、空冷。
验证试验表明，采用该最优参数，吊环可获得均匀细小的回火索氏体组织，硬度、抗拉强度、冲击韧性及尺寸变形量均满足核心性能要求，相较于传统经验参数，力学性能显著提升，尺寸稳定性明显改善，有效解决了传统工艺存在的韧性不足、变形超标、性能波动大等问题。同时，本文提出的工艺实施要点与质量控制措施，可确保最优参数在批量生产中稳定落地，提升吊环质量一致性，降低生产成本。
未来，可结合吊环的实际生产工况，进一步研究调质处理与后续加工工艺（车削、环槽加工、内衬套装配）的协同适配性，优化工艺细节；同时，可引入数值模拟技术（如ANSYS、Deform），模拟调质处理过程中的温度场、应力场分布，精准预测组织与性能，进一步提升工艺参数优化的效率与精度，为45、高质量生产提供更有力的支撑。
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