1.2　活塞环、活塞销、活塞杆与连杆的热处理工艺与规范

1.2.1　活塞环的热处理工艺与规范

1.2.1.1　活塞环的工作特点与性能要求

活塞环包括气环和油环，其示意图如图1-21所示。汽车发动机用活塞环采用灰口铸铁、合金铸铁或钢制造，上压缩环用合金铸铁。对于强力发动机为保持其动能，活塞环采用高合金铸铁制造，如Cu-V-Ti、Cr-Mo合金铸铁、高P铸铁、W-V-Ti铸铁及球墨铸铁等，这些材料普遍具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，在活塞的往复运动过程中，始终能确保不漏油和气，同时也具有易于制作、较小的摩擦系数等特点，铸铁和钢制活塞环的热处理技术要求如下。

①铸铁活塞环：低合金铸铁的硬度为98～108HRB；钨合金铸铁的硬度为96～106HRB；球墨铸铁的硬度为100～110HRB。要求同一支活塞环上硬度差不大于3HRB；其组织为细片珠光体（或索氏体）+小于20％的石墨（长度在0.12～0.18mm）+小于5％的铁素体（应分散分布）+磷共晶碳化物（应呈细小均匀分布）。

②钢制作的活塞环（油环）的控油效果好，选用的材料为65Mn、50CrV等弹簧钢和T8A碳素工具钢等，热处理淬火+回火后的硬度为74～78HRA。

1.2.1.2　铸铁（或钢制）活塞环的机械加工工艺流程

根据铸铁活塞环加工工艺流程的不同，一般分为两种，即单体铸造和筒体铸造。

①单体铸造工艺流程为：机械加工→去应力退火→半精加工→表面处理（渗碳、碳氮共渗或氮化等化学热处理）→精密加工→表面处理→成品。

②筒体铸造工艺流程为：机械加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→表面处理→成品。

钢制组合油环—刮环的工艺流程：下料→淬火和回火（74～78HRA）→拉边→绕圈→热定型→镀铬→磷化→切口和修口。

1.2.1.3　活塞环的热处理工艺

①铸铁活塞环的热处理工艺曲线　尽管两种铸造工艺的不同，但其热处理基本流程是一致的，均包括去应力退火、淬火和回火、热定型、表面处理等，在实际的活塞环热处理过程中，应当分析具体的活塞环来编制正确的热处理工艺，以获得要求的组织和力学性能。

球墨铸铁活塞环的热处理是进行淬火+高温回火处理，淬火温度取860～900℃，冷却介质为油，淬火后获得马氏体组织，硬度在58～60HRC，高温回火温度在500～600℃，使渗碳体分解而析出石墨，得到了回火索氏体+球状石墨，具有较高的强度和韧性，硬度在100～110HRB，满足了活塞环的技术要求，具体热处理工艺见图1-22。另外，铸铁活塞环的定型处理也是一个重要的工序，在高于回火温度将成形的活塞环进行稳定化处理，既可消除加工应力，又可确保其工作状态下尺寸的稳定，通常的热处理工艺见图1-23。

②T8A钢制活塞环的热处理工艺曲线　常用的活塞环材料为50CrVA、65Mn、T8A等，刮环用钢带的热处理是在管式可控气氛炉中进行，淬火冷却介质为机械油。热处理后的钢带在绕圈机上缠绕后，与定型胎套一块放进热定型筒中密封，随后在电阻炉中加热定型处理。通常热处理工艺见表1-31。T8A钢制活塞环的热处理工艺曲线见图1-24。

1.2.1.4　活塞环的热处理工艺分析与实施要点

①铸铁单体铸造后的去应力退火工艺为（550～570）℃×120min，资料介绍保温结束后出炉空冷或炉冷至480℃出炉空冷，可消除90％以上的加工应力。应当指出炉冷至480℃后空冷处理的活塞环的硬度均匀性比较好。通常铸铁环在上下粗磨两端面后退火，起到消除铸造和机加工应力、稳定尺寸和精度的作用，实践证明具有明显的效果。

②活塞环的热定型（固定）处理，是将其缝隙大小固定，以使压紧于气缸壁内，其目的是在工作过程中有适当的弹性。应当说它是应力退火的一种形式，活塞环的定型采用专用夹具，上、下为两个压盘，中间串螺栓压紧，其中一个底盘固定。定型杆在圆盘的边缘处，其宽度等于活塞环（涨圈）定型后开口尺寸。一般活塞环定型压紧的程度以装好后用力抖动，活塞环的位置不变为宜。具体温度的选择以不破坏铸铁的组织为原则，定型处理后的硬度为220～270HBW（98～105HRB）。

③装夹后的活塞环应在带有风扇搅拌的可控气氛炉内加热，以避免出现表面的氧化缺陷，如无条件可在大型硝盐炉中进行，但要控制好硝盐浴的加热温度。

应当注意，定型后的活塞环改善了组织，降低了基体的硬度，消除了应力，获得一定的残余变形。如处理后开口缩小，则表明温度低，应进行重新定型处理。为了保持弹性的稳定化，活塞环还要装入气缸中加热到400℃并保温2～4h进行稳定处理，以期两者之间的配合间隙良好。

④其他表面处理，活塞环表面处理后成倍地提高了活塞环的耐磨性。对要求更高的耐热性和抗黏着的活塞环，还可进行喷涂钼，目前仅用于高负荷的活塞环。为便于比较几种表面处理方法及性能，将其列于表1-32中供参考。

铸铁活塞环的表面处理是为了提高活塞环的耐磨性和耐热性，改善与气缸壁的走合性能。由于一般气环的工作条件差，外圆面上要进行多孔性镀铬，具有硬度高、可储存少量的润滑油、使用寿命提高2～3倍等特点。另外，也可喷涂钼或进行渗氮、激光热处理，端面进行磷化处理同样起到良好的作用。而对油环则进行镀锡或磷化处理，也可镀铬或喷涂钼，改善磨合性能和提高活塞环的耐磨性。压缩环铬层≥0.10mm，油环≥0.08mm。镀铬后的活塞环要去氢处理，镀铬层硬度不低于750HV（200HRB）。对活塞环的未磨损部位，应进行防蚀处理，常见的方法为镀锡、氮化等，渗层在0.001～0.003mm。

关于活塞环的氮化，在国外是采用高碳高铬马氏体不锈钢制作活塞环，只有这样才能达到镀铬活塞环的耐磨效果，需要解决的难题是渗氮处理时发生一定程度的变形，破坏了活塞环精密椭圆曲线外形，改变了其原有的接触应力分布，造成环的密封性能不符合要求。事实表明，活塞环的渗氮变形是环热处理定型工艺造成的回缩惯性和外圆单边渗氮造成的残留应力不平衡所致，采用专用的环渗氮专用夹具，定位杆固定在环开口处，以防止缩口，确保了自由开口的尺寸保持稳定。

1.2.1.5　活塞环的热处理质量检验

根据活塞环的技术要求和工作条件，进行以下几个方面的检验。

①表面不允许出现裂纹、毛刺、锈迹和崩块等。

②镀铬后的活塞环表面无铬瘤、铬层裂纹、尖锐铬边和崩块等。

③铬层与活塞环应牢牢结合，无脱落现象。

④活塞环外圆表面及上下端面无粗加工后的刀痕、划伤、振纹以及氧化皮等，退磁应彻底，否则将造成活塞环的异常损坏。

⑤硬度的检查。

1.2.1.6　活塞环的热处理常见缺陷分析与对策

略。

1.2.2　活塞销的热处理工艺与规范

1.2.2.1　活塞销的工作条件和性能要求

活塞销是发动机上用于连接活塞和连杆小头的结构件，相当于双点支承架，为钢制的空心圆柱体。其作用是连接活塞和连杆，将活塞承受的气体作用力传递给连杆。其具体形状见图1-25。

根据活塞销的工作特点和技术要求，要求选用的材料具有足够的强度、韧性、表面耐磨性好及高的疲劳强度等，为减小往复惯性力，其重量尽可能的减轻，故采用中空结构。因此适宜制作活塞销的材料为低碳钢或低碳合金钢（渗碳钢），它们经渗碳、淬火处理提高其表面硬度，然后进行精磨和抛光处理。目前常用的材料有20、15Cr、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、20CrMnVB、20CrMnMo等低碳钢和低碳合金结构钢。

（1）硬度

外圆表面硬度58～64HRC；心部硬度根据材料不同分为以下几类：①对于20钢，当壁厚2～10mm时，硬度≤38HRC；②对于15Cr、20Cr钢，当壁厚为2～10mm时，硬度在24～45HRC，当壁厚10～18mm时，硬度为20～40HRC；③对于20Mn2钢，壁厚为2～18mm时，硬度为24～48HRC。

（2）渗碳技术要求

渗碳层深度为0.8～1.9mm，渗层深度为共析层+过共析层+过渡层，不允许有大块的碳化物，通常活塞销的渗碳技术要求（成品）见表1-33。

1.2.2.2　活塞销的机械加工工艺流程

根据材料的原始状态的差异和具体的加工特点，活塞销一般有以下几类加工工艺流程。

①棒料　a.退火→磷化→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品。

b.粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品。

c.感应加热→温挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品。

②热轧管　粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品。

③冷轧管　下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品。

从流程上可以了解到几种材料工序的加工特点，棒料内孔的成形有钻削和挤压两种，因此渗碳和热处理的顺序有所不同，这一点十分明显，管制活塞销工序则比较简单，应当说生产成本低，在设计流程时应当给予重点考虑。

1.2.2.3　活塞销的热处理工艺

（1）活塞销的预备热处理工艺

渗碳钢活塞销的预备热处理有两类，即退火和软化退火，它们的作用不同。一般冷挤压前坯料的退火工艺见表1-34。

经退火后的材料硬度降低后，有利于切削加工和提高塑性，为挤压和最终的热处理做好了组织上的准备，因此应认真对待。

需要指出，棒料制活塞销是利用模具冷挤压或温挤压加工成形的，材料的晶粒被挤压后出现加工硬化，热处理前首先进行软化或再结晶退火处理，使晶粒得到回复，退火工艺规范为（680～720）℃×（12～14）h炉冷至300℃出炉后空冷。

（2）活塞销的渗碳工艺

通常活塞销采用20Cr、20CrMo材料经冷挤压成形，随后进行双面渗碳处理，其渗碳规范和具体要求见表1-35。一般的规律是要求的渗层深，则加热温度高、时间相应延长，但煤油的滴量应降低。

注：此表是活塞销在RJJ-90-9渗碳炉中渗碳时的具体数值。

一般20Cr钢制活塞销典型的渗碳处理工艺为（920～940）℃×（6～10）h，具体工艺曲线见图1-26。

渗碳层深度的检验方法为：将20钢在850℃保温20mm后空冷进行检测；对于15Cr、20Cr、20Mn2等，采用850℃×（15～20）min+650℃×（10～20）min退火后在100倍显微镜下测量。

关于渗碳层碳化物的控制，在渗碳过程中应严格执行工艺参数，防止出现粗大碳化物或形成网状碳化物，控制碳势。通常推荐采用双面渗碳，既能提高活塞销的疲劳寿命，又能节约大量的原材料，同时简化了工艺流程，降低了生产成本。双面渗碳后活塞销内孔表面得到强化，产生了较大的残余压应力，防止了内孔的纵向开裂，同时可抵消部分外加拉应力的作用，因此提高了疲劳强度，延长了其使用寿命，该工艺已经得到了推广的应用。

（3）活塞销的最终热处理（淬火和回火）工艺

渗碳结束后的活塞销的热处理工艺方法较多，一是自渗碳温度缓慢冷却至860℃左右油冷，二是缓冷到室温后在盐浴炉或保护气氛炉（如网带炉或振底炉）重新加热中进行淬火冷却。一般要求在850～870℃保温后采用循环油冷却，淬火后的硬度>58HRC，应无淬火软点或软带。淬火后的回火在硝盐炉或油炉中（180～200）℃×（1.5～2）h进行，回火后硬度为58～64HRC，同一支活塞销硬度差不大于3HRC。几种材料的活塞销热处理后的心部硬度见表1-36。热处理后马氏体级别控制在1～5级，碳化物在1～3级。

1.2.2.4　活塞销的热处理工艺分析与实施要点

从渗碳活塞销的热处理过程来看，制定合理而正确的热处理工艺，规范操作和进行严格的质量检验，才能确保产品质量符合技术要求，这是热处理工作者和操作者应当认真思考和注意的问题，通过进行一系列的热处理工序和工步，为活塞销的批量作业奠定基础和提供保障。

①15Cr钢制活塞销经930℃渗碳后空冷室温后，重新加热工艺规范为（840～850）℃×2h，保温结束后油冷，低温回火后硬度为57～65HRC，抗拉强度为800～1250MPa。该钢在热处理油冷后，个别活塞销表面局部有软点或软带，硬度只有50～55HRC，低于技术要求，检测发现抗拉强度明显低于设计要求。现将15Cr活塞销渗碳后采用不同热处理工艺以及相应的结果列于表1-37中。

从表1-37中的技术指标可知，活塞销油冷后出现软点或软带，金相检验心部有铁素体组织，将影响其使用性能，由此可见油冷速度慢。而采用三硝水作为冷却介质，则心部形成马氏体组织，抗拉强度为800～1250MPa，完全符合技术要求，三硝水冷却则可确保基体的硬度均匀一致。

②15Cr、20Cr钢活塞销渗碳后大多采用二次淬火工艺，由于渗碳层的碳含量控制在1.0％～1.3％，超过了共析成分的要求，因此在淬火时会得到较多的碳化物，同时内部残留奥氏体增加，造成个别位置的硬度降低，故在活塞销的摩擦部位会有麻点产生，造成其耐磨性的下降。经过反复实践证明，通过调整活塞销渗碳气氛，将碳含量控制在0.8％左右，淬火后能得到马氏体+均匀分布的颗粒状碳化物，因此可在渗碳后进行一次淬火工艺，20Cr钢活塞销渗碳新工艺曲线见图1-27。

③活塞销的渗碳处理应考虑到活塞销的吊挂方式，为了确保内外层渗碳均匀，需要采用专用夹具，也可捆绑铁丝。活塞销之间无叠压、留有一定的间隙，便于渗碳气氛的合理流动，同时也能使内外渗碳均匀。检验试棒插在活塞环的周围，找到能体现真实渗碳深度的位置，通常深度应为炉膛高度的。

④活塞销除了采用一般的热处理工艺进行淬火和回火外，对其进行高频感应加热淬火更有意义，该工艺具有生产效率高、产品质量稳定、易于实现机械化和流水作业等特点，因此得到了极为广泛的应用，可获得高的表面硬度、良好的耐磨性，以及一定的强度和韧性，具有高的疲劳极限，能满足其工作需要。另外，还要了解影响活塞销产品质量的因素和特点，如材料的质量、工艺参数以及淬火机床的性能和稳定情况等，严格把关确保产品质量的稳定。

感应加热速度快，组织变化比较大，因此显微组织能够及时反映感应淬火后是否过热或欠热、加热不足等，从上面的讲述中可以了解到：3级为中等针状马氏体，4～5级为细针状马氏体，6级为细致马氏体是最理想的组织。另外，要根据零件的技术要求和使用工作条件来制定组织的级别，在热处理的生产过程中，要严格执行工艺的要求，同时采用合理的参数是确保产品质量合格的前提，这一点应引起热处理操作人员的高度重视。

⑤材料的化学成分的含量主要取决于零件的工作状况和服役条件，高的硬度要选择含碳量高的材料，并制定具体的加热和冷却的工艺参数，同时注意不同材料的淬透性差异对活塞销寿命的影响。

1.2.2.5　活塞销的热处理质量检验

活塞销热处理后的质量检查有以下几个内容。

①活塞环的硬度合格，金相组织为细针状马氏体，允许存在少许粒状碳化物。

②表面不允许任何形式的裂纹和锈迹，无尖角、毛刺和氧化物。

③外圆不得有麻点、黑斑、刻痕以及磕碰伤和划伤等。

1.2.2.6　塞销的热处理常见缺陷分析与对策

活塞销的热处理包括渗碳、淬火和回火等，各种工艺参数和辅助工作均会影响到其热处理技术指标，主要是对热处理过程中缺陷归类，便于理顺思路。采用影响质量的因果分析法，则有助于针对具体的缺陷进行正确和判断，为热处理产品质量的提高提供保障，常见的热处理缺陷与对策见表1-38。

1.2.3　活塞杆的热处理工艺与规范

1.2.3.1　活塞杆的工作条件和性能要求

活塞杆同活塞一起在腐蚀的环境下工作，负责动力的传递，在工作过程中受到往复拉、压交变应力的周期作用，活塞环与填料之间发生滑动摩擦，因此要求活塞杆具有足够的强度和高的表面硬度，以及具有抗腐蚀、抗疲劳、抗擦伤和抗咬合能力。

从活塞杆在工作过程中的受力状况而言，选用的材料应为调质钢，热处理后表面硬度高、而内部有良好的综合力学性能，为提高活塞杆的使用寿命，其表面进行强化处理，来满足其表面耐磨、耐蚀、摩擦系数小的具体技术要求。

1.2.3.2　活塞杆的机械加工工艺流程

38CrMoAlA是活塞杆的首选材料，其加工流程为：下料→锻造→正火→粗车→调质处理→校直→去应力退火→精车（余量0.06～0.10mm）→去除加工应力退火→精磨（余量0.03～0.05mm）→探伤→超精加工→离子渗氮→抛光→成品。

1.2.3.3　活塞杆的热处理工艺

（1）材料的预备热处理工艺

38CrMoAlA钢的预备热处理为正火和调质，正火的目的是形成细片状的珠光体组织，以提高基体的表面硬度，有利于后续的机械加工。其工艺为770℃×60min+940℃×30min，保温结束后取出空冷。

调质工艺为（880～900）℃×30min+（930～950）℃×（25～30）min，预冷至880℃左右淬油，在（610～630）℃×（120～180）min高温回火后空冷，基体硬度为28～35HRC。加热应在可控气氛炉内或盐浴炉内进行，以减少零件表面的氧化或脱碳。活塞杆要吊挂加热，彼此之间有合适的间隙，冷却时依次挑出分别冷却，油温应控制在20～60℃，应确保完全淬透，只有这样才能实现整体硬度的均匀一致。

去应力退火温度为580～600℃，保温8～10h，其目的是消除校直和机械加工产生的应力或锤击力，避免后面工序出现变形等缺陷影响加工质量。

活塞杆经真空热处理可以发挥材料的潜力，避免零件表面的氧化和脱碳，具有表面光亮和变形小等特点，表面的状态没有受到影响，因此明显提高了疲劳强度。在真空热处理过程中，采用低的真空度，其目的是防止合金元素在高温下的蒸发和降低使用寿命。通常真空度的范围为6.67×10-1～13.3Pa，淬火介质为ZZ-1或ZZ-2真空油，油压在13.3～1×105Pa时可获得高的硬度。

（2）材料的最终热处理——离子氮化

采用离子渗氮的目的是：为了提高活塞杆的表面硬度、获得良好的耐磨性以及具有抗腐蚀性，可明显提高其使用寿命，因此目前活塞杆普遍采用该类表面处理工艺。

关于活塞杆的离子氮化工艺，在实际生产过程中通常选用三段离子渗氮工艺，即（510～530）℃×4h+（560～580）℃×8h+（510～530）℃×4h，渗氮结束后随炉降温至100℃以下出炉空冷。渗层深度为0.37～0.39mm，硬度为1096～1150HV5，脆性小于2级，渗氮层无网状、脉状氮化物，组织正常。

目前用中频淬火来代替活塞杆的离子氮化，实际使用效果不错。首先进行调质处理后再经中频淬火，可使表面硬度在52～60HRC之间，变形量小于0.5mm。

1.2.4　连杆的热处理工艺与规范

1.2.4.1　连杆的工作条件与性能要求

发动机连杆是由大头、小头和杆身组成，见图1-28，是活塞和曲轴的连接零件，小头与活塞一起作往复运动，把作用于活塞顶部端面的膨胀气体压力传递给曲轴，使活塞的往复直线运动变为曲轴的回转运动，连杆在工作过程中把气缸体气体燃烧产生的压力传递给曲轴，驱动回转。

连杆在工作过程中受到压缩、拉伸、弯曲和冲击交变载荷作用。考虑到连杆需要将活塞所承受的、通过燃烧所产生的巨大推力传递到曲轴上，所以连杆和活塞一样，要求连杆具有质量轻、足够的刚度和强度、高的疲劳强度和良好的冲击韧性等，否则连杆螺栓、杆身的大端盖将发生断裂，造成发动机的损坏。

连杆通常采用中碳钢或合金钢模锻或辊锻而成，例如40、45、50、45Mn2、40Cr、35CrMo、42CrMo等，也有少数连杆采用稀土镁球墨铸铁制造，连杆杆身多制成“工”形截面，该截面可以在质量尽可能小的情况下，获得足够的刚度和强度。常见材料的热处理技术要求见表1-39，连杆的热处理技术要求为：花键与杆部硬度在37～44HRC，盘外圆硬度为24～34HRC。

根据连杆的工作条件和技术要求，连杆调质处理后的显微组织为均匀、细小的细晶粒索氏体，确保连杆既具有足够的强度，又获得了较高的韧性以及优良的抗疲劳性能，因此不得有片状铁素体和非金属夹杂物，最后进行强化喷丸处理。对于非调质钢如采用铁素体——珠光体制造汽车曲轴和连杆工艺，如35VS、35MnV、35MnVS、40MnV以及43MnS等。

1.2.4.2　连杆的机械加工工艺流程

根据连杆的形状和技术要求等，结合零件成形的方法，采用最佳的流程和经济成本，来编制工艺和设计其加工流程，目前国内外普遍使用和成熟的流程为：剪切下料→锻造成形→正火处理→切削加工→调质处理→硬度检查→校直→喷丸处理→探伤→精加工→成品。其中设计到热处理的工序为调质处理和正火处理，它们对基体的强度和力学性能有重要的影响，要引起高度重视。

1.2.4.3　连杆的热处理工艺

目前连杆的生产厂家多利用锻造余热进行淬火和回火，以此来取代调质工艺，但应注意回火后的连杆要进行热校直处理，并进行低温回火处理，达到校直连杆和消除应力的目的，以确保连杆能进行正常的机械加工。

（1）调质工艺

连杆经调质处理后可获得良好的力学性能，降低了硬度、改善了切削加工性、细化了晶粒，为最终的热处理做好了组织准备，实践证明，如采用正火处理，则其各项技术指标是无法满足要求的。表1-40为常见连杆材料的调质工艺规范。

资料介绍，对于连杆整体淬火在盘部与轴连接处出现开裂的情况，可采取盘部首先在油中冷却8～10s，取出空冷15～20s后使半轴全部浸入流动的水中，此时杆部的硬度在46～48HRC，表面组织为马氏体+托氏体，心部为索氏体+少量铁素体。

（2）利用锻造余热进行连杆的淬火和回火

资料介绍，40Cr和45连杆分别利用余热淬火和回火，同调质处理的力学性能相比，抗拉强度、断面收缩率、冲击韧性和硬度均有提高，两者的工艺和力学性能如表1-41所示。一般含碳量0.40％～0.55％的中碳钢锻件均可采用余热淬火，提高了作业效率，也节能降耗，减轻了劳动强度。

1.2.4.4　连杆热处理工艺解析和实施要点

连杆的热加工工序有锻造、调质处理、正火等，在实际生产过程中，应注意以下几个问题。

①40Cr、45钢连杆锻造时，应确保加热温度控制在1100～1200℃范围内，终锻温度为900～1000℃之间，锻造后油冷，以防止铁素体的析出。

②淬火时应合理计算和控制淬火油温和在油中的冷却时间，连杆淬火后应及时回火，一般油温控制在40～60℃，出油后立即放进低温时效炉内保温2～3h，清洗干净后回火处理。

③需要说明的是，根据连杆的热处理技术要求，抛弃传统的热处理方法进行合理的加热淬火是十分必要的，因此对连杆进行中频感应加热是一种经济有效的毛坯热处理方法，事实证明，经过处理后的连杆各项技术指标符合技术要求，目前得到连杆制造厂家的普遍应用。

④有的柴油机45钢连杆，设计要求为σb≥600MPa，σs≥300MPa，δ5≥16％和ψ≥40％，Ak≥20J，基体硬度在162～217HBS。采用正火或调质处理，会出现个别要求难以达到的情况，这同一批45钢的含碳量的高低有直接的关系，建议对于含碳量在0.42％～0.46％的45钢采用调质处理（即850～870℃加热保温，油冷，在620～640℃进行高温回火处理），而对于含碳量在0.46％～0.50％的45钢，采用正火处理（850～860℃加热后吹风冷却，在580～600℃进行回火处理）是可以满足设计要求的，具体见表1-42。

⑤连杆的正火要求严格控制装炉量，进行散开冷却，否则，因为其不均匀冷却，将可能造成力学性能的降低，对于大批量的作业，应采用强制吹风冷却的方法，其目的是获得要求的性能指标。

⑥连杆要求具有足够的疲劳强度和结构刚度，强度不足会导致连杆的断裂，刚度差则容易在服役过程中变形，将会造成活塞与气缸之间的漏气，影响其工作效率。因此连杆正火或调质处理后应进行表面强化处理，一般多为喷丸强化。

1.2.4.5　连杆的热处理质量检验

①表面质量　通常采用荧光探伤进行检验，缺陷部位的荧光磁粉在紫外线灯下激发出黄绿色，连杆表面应无裂纹、发纹、折叠、氧化坑、错移、金属未充满、分层和夹渣等缺陷。对不加工的表面要求清洁，毛坯经喷丸或其他表面处理。

②显微方向　连杆体和连杆盖纵面的金属宏观组织，其纤维组织应沿着连杆中心线并与外形相符，不得有紊乱和间断。

③硬度　硬度的检查部位在大头和小头的加工处，硬度值应符合图纸技术要求。

④显微组织　获得均匀一致的细致索氏体。

1.2.4.6　连杆的热处理常见缺陷分析与对策

为便于处理连杆在热处理过程中的质量问题，起到检查和指导作用，现将其列于表1-43中，供参考。

下面为连杆在热处理过程中出现的脱碳与淬火裂纹，造成了连杆的早期失效情况。

①因连杆在加热过程中，造成早期的疲劳断裂。

图1-29～图1-31为该连杆在发动机连杆使用中发生早期断裂，经过观察分析为疲劳断裂，疲劳源位于杆部工字梁凸缘圆弧处，在与疲劳源同侧凸缘处有多条疲劳裂纹，裂纹扩展方向与疲劳断口平行。

金相观察疲劳源处零件表面脱碳严重（见图1-32），杆部工字梁凸缘处应为中碳钢调质组织——回火索氏体，而断裂连杆疲劳源处组织已经成为低碳钢亚温调质组织——铁素体+少量索氏体，这是降低连杆疲劳强度的原因，即连杆疲劳断裂是凸缘处的严重脱碳所致。

②因连杆在淬火过程中，热处理应力大造成连杆疲劳断裂。

此连杆（见图1-33）是在实验室做台架试验35h发生连杆断裂。该连杆选用45钢制造，此批碳含量在0.41％～0.48％，碳含量的上限与下限对于连杆的淬透性有很大影响，同时连杆中的其他微量合金元素Cr、Mo、Cu、Ni等对于连杆的淬透性也有很大的影响。

从图1-34和图1-35中可以看出，连杆整个断裂，连杆小头处内外有明显的淬火裂纹。

由于使用不同钢厂、不同批次、不同炉号的原材料，因而其淬透性有很大差别，如采用同一热处理工艺。有的组织性能达不到要求，有的却是由于热处理应力大产生淬火裂纹。

热处理应力与零件形状、壁厚有着直接的关系，由于连杆零件形状复杂，壁厚不一，产生的淬火裂纹比较小，分布部位不确定。