國外某型機曲軸材料為SAE5046鋼，成品主軸頸φ215.9mm，連桿頸φ165.1mm，總長4034.64mm，總重1639.2kg。為提高軸頸的耐磨性，所有主軸頸和連桿頸需對軸頸表面進行中頻感應淬火強化。

該曲軸結構如圖1所示，其軸頸中頻感應淬火成品硬化層深度要求為5.08～10.2mm，遠大于一般曲軸要求的2.5～5.0mm，是該曲軸生產中的一大難題。

一、工藝分析

該曲軸各軸頸經中頻感應淬火后，要求達到：軸頸成品表面硬度45～53HRC，硬化層深度5.08～10.2mm（極限硬度43HRC），硬化層寬度及非硬化區寬度
 

從技術要求可以看出，該曲軸軸頸成品硬化層深度5.08～10.2mm，遠大于一般曲軸要求的2.5～5.0mm；極限硬度為43HRC，也比GB/T5617-2005標準規定的“零件表面所要求的最低硬度的0.8倍”高。為了保證曲軸成品硬化層深度，加上磨削工藝留量，中頻感應淬火后的硬化層工藝深度至少應在6.0mm以上。

該曲軸材質為SAE5046鋼，與我國的45鋼化學成分接近，不同之處是wCr要求0.20%～0.35%，基本屬于碳鋼。根據經驗，一般碳鋼曲軸中頻感應淬火時硬化層深度約占加熱層深度的0.8左右。對該曲軸，按硬化層工藝深度6.0mm計算，加熱層深度應至少達到6.0mm/0.8=7.5mm。我公司現有曲軸中頻淬火機床最低頻率為6kHz，理論上電流透入深度d熱最深大約為500/≈6.45mm，小于需求的最小加熱深度7.5mm。此外，以43HRC作為硬化層極限硬度時，我公司以往碳鋼曲軸的中頻感應淬火經驗表明，硬化層深度無法達到5mm以上。

為保證曲軸獲得足夠的硬化層深度，采取的措施：一是對SAE5046鋼化學成分進行優化，主要是適度提高Mn量下限，并加入少量的V元素，以達到細化晶粒、提高材料淬透性的目的，為滿足曲軸調質力學性能和中頻淬火深度、硬度等要求創造條件；二是中頻感應淬火時，在采用機床最低頻率基礎上，適當延長加熱時間，使熱量往內部傳導一定深度，以獲得較為理想的加熱層；三是選用合適的淬火冷卻介質，在確保曲軸不發生淬火裂紋的前提下，獲得較大的冷卻能力。