展曲轴曲轴概述曲轴图是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下往复运动变成循环旋转运动。
它是发动机上的个重要的机件，主要包括主轴颈和连杆颈。
主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是个典型的曲柄滑块机构。
曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的最核心的部位。
曲轴在工作过程中既要承受周期性变化的气体压力往复惯性力和离心力，又要承受他们所产生的扭矩和弯矩。
因此，在上述载荷的作用下，曲轴承受着很大的弯曲扭转应力，扭转振动和附加应力，以及交变负荷的冲击。
这些载荷不仅数值较大，而且般呈周期性变化，故容易使曲轴产生扭转和弯曲变形，甚至产生裂纹和断裂。
图典型的曲轴结构示意图曲轴的材料选择目前，车用发动机曲轴材质有球墨铸铁和钢两类。
由于球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢质曲轴样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度硬度和耐磨性。
而球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的左右，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。
据统计资料显示，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材料的比例美国为英国为日本为，此外德国比利时等国家也已经大批量采用球墨铸铁材料。
国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显，以上的中小型功率发动机曲轴均采用球墨铸铁材料。
就大功率车用柴油机曲轴而言，锻钢曲轴具有较高的综合机械性能。
许多高强化的中高速大功率四冲程柴油机都无例外地采用锻钢曲轴。
排量在以上的发动机也都采用钢质模锻曲轴。
曲轴的加工工艺进入世纪以后，发动机曲轴在制造工艺刀具等方面都发生了巨大的变化。
领导了近半个多世纪的多刀车削工艺和手工磨削工艺，由于加工精度低和柔性差等原因，正在逐步退出历史舞台。
高速高效的复合加工技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业，高速高效复合加工技术在曲轴加工生产中已有相当程度的应用，并将是其必然发展趋势。
目前，国内较陈旧的曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。
粗加工设备般采用多刀车床车削曲轴主轴颈及连杆轴颈，工序质量稳定性差，容易产生较大的加工应力，难以达到合理的加工余量。
精加工普遍采用等普通曲轴磨床进行粗磨半精磨精磨抛光，通常靠人工操作，加工质量不稳，尺寸致性差。
老式生产线个主要的特点就是普通设备太多，按加工球墨铸铁曲轴来计算，条生产线有台设备。
粗加工采用普通外铣加工主轴颈和连杆颈，然后数控精车主轴颈和连杆颈，再经过多道工序的磨削方转入精加工工序。
所以这条生产线设备达多台，导致产品周转线长场地占用面积大，其生产效率完全是靠多台设备分解工序和余量来提高的。
另外由于曲轴的材料为高强度合金钢，难于加工和断屑，而且曲轴主轴颈和连杆轴颈几何形状复杂，因此作为发动机五大零件缸体缸盖曲轴连杆凸轮轴之的曲轴，其加工难度加工工艺复杂程度在发动机各零部件中都首屈指，它的结构参数和加工工艺水平直主要是马氏体和部分贝氏体。
在电流下的焊缝组织则主要变为细小马氏体。
第二组试样也具有同样的规律，组织随着电流增大变得细密。
相比较而言，的焊缝组织比的组织更为粗大，组织中已经没有马氏体的存在。
析出贝氏体铁素体后，由于通过相界部分扩散至奥氏体内，使奥氏体富碳不均匀，不再转变为铁素体。
这些奥氏体区域般如孤岛粒状或长条状分布在铁素体基体上，粒状贝氏体内的奥氏体岛继续冷却或等温冷却，焊缝组织为铁素体贝氏体。
硬度分析为了验证焊缝金相组织分析是够正确，并且对焊接工艺进行评定，分别对的焊缝组织进行硬度测试。
将试样表面清理干净，从焊缝中心位置向母材区域沿条直线进行硬度测试，每隔取个硬度点，实验仪器为显微硬度计。
实验结果如图所示。
显微硬度距焊缝中心位置距焊缝中心位置显微硬度显微硬度距焊缝中心位置显微硬度距焊缝中心距离图焊缝的硬度测量由图中可以看出，从焊缝到母材，硬度发生了显著的变化。
焊接的焊缝区域显微硬度值在左右。
这是由于焊缝部位温度较高，形成了粒状或者条状的贝氏体组织，组织分布均匀细密，硬度比较稳定。
而热影响区的硬度则出现了较大的差异，这是由于中碳调质钢的焊接性能所造成，造成的热影响区脆化和软化。
硬化区是由于母材的含碳量较高，合计元素较多，有相当大的淬硬倾向马氏体转变温度低，如图所示，的马氏体转变温度低于。
因而在焊接热影响区容易产生大量马氏体组织，硬度明显提升。
图等温转变曲线软化区是由于中碳钢被加热到回火温度以上时，焊接热影响区会出现强度硬度低于母材的软化区。
如果焊后不再进行热处理，该软化区则成为焊接接头的薄弱环节。
这主要是与该区域的不完全淬火区有密切的关系。
因为不完全淬火区的奥氏体成分远未达到平衡浓度，铁素体和碳化物均未充分溶解，冷却时奥氏体分解，造成整个区域的组织强度和硬度都较低。
另外，相同的焊接材料，电流越大，热输入越大，冷却后的组织越细密。
硬度也略微有点提升。
热影响区的软化现象也逐渐消失。
在图中，软化区仍然比较明显，图和图的软化区则有所改善。
此外，的焊丝焊接结果也会有热影响区的脆化和软化的现象。
本章小结对的焊缝进行了焊接工艺评定。
的焊接工艺的制定要考虑诸多因素，例如焊接电流，焊前焊后的热处理等。
充分考虑中碳调质钢的热影响区的脆化和软化成因。
焊后进行质量检测，通过磁粉探伤时发现有磁粉聚集现象。
通过渗透检测，金相组织观察都未发现是由于焊接缺陷所造成的磁粉聚集现象。
并且为了验证是否是由于母材和焊材的成分不同，采用焊丝进行的同种工艺下的焊接，焊后进行磁粉探伤同样发现磁粉聚集现象。
通过通过渗透检测，金相组织观察都未发现焊接缺陷。
因此可以推断出磁粉聚集的原因主要是由于焊缝的组织差异过大造成。
在采用适当的电流焊接时可以有效的避免热影响区的脆化和软化。
得到较好的组织。
第章焊后热处理及磁痕处理方法通过渗透检测，金相组织观察都未发现是由于焊接缺陷所造成的磁粉聚集现象。
并且为了验证是否是由于母材和焊材的成分不同，采用焊丝进行的同种工艺下的焊接，焊后进行磁粉探伤同样发现磁粉聚集现象。
通过通过渗透检测，金相组织观察都未发现焊接缺陷。
这种磁痕是非相关磁痕。
非相关磁痕的分析非相关磁痕由工件截面突变和材料磁导率差异产生的漏磁场形成的磁痕。
般与工件本身材料工件的外形结构采用的磁化规范和工件的制造工艺等因素有关。
虽然都是磁痕显示，非相关磁痕不影响工件的使用。
但是非相关磁痕和相关磁痕容易混淆，造成判断，浪费大量可用工件。
其产生原因主要是以下几点金相组织引起的非相关显示金相组织的改变也会引起非相关显示。
例如焊接件热影响区，因为金相组织不同，从而导致磁导率的变化，进而产生非相关显示，其他金相组织的改变还包括回火组织脱碳冷成形等引起的塑性变形粗晶粒组织的晶界线锻造成形线等。
工件的局部冷作硬化引起的非相关显示工件的冷加工硬化，如局部锤击和矫正等，如弯曲再拉直的根铁钉，弯曲处金属变硬，磁导率变化，在弯曲处就产生漏磁场。
武怀礼等人对车轴的非相关磁痕进行了分析，通过局部滚压改变材料的硬度，发现在挤压部位进行磁粉探伤时出现明显的磁粉聚集现象。
得出材料的硬度不同，材料的磁导率会发生变化，从而产生磁粉聚集现象。
异种材料焊接引起的非相关显示在焊接过程中，将两种磁导率不同的材料焊接在起，或母材与焊条的磁导率相差很大。
在焊缝和母材处就会产生磁痕显示。
磁痕有的松散，有的浓密清晰，类似裂纹磁痕显示，在整条焊缝都出现同样的磁痕显示。
胡联伟在对反加氢反应器上头盖异径管环焊缝磁痕进行了分析，通过金相分析和渗透检测等方法进行验证，得出磁痕为非相关显示。
工件的外部情况所引起的非相关显示工件表面的情况差异较大，在形状突变的部位很容易产生磁痕显示。
由于金属突变部位的所能容纳的磁力线有限，造成磁力线外漏，形成漏磁场。
另外工件尺寸突变的非相关显示分析时发现，由于几何形状突变及界面变化产生的非相关显示与疲劳裂纹显示有时是很难区分的。
这种情况下，般是逐步降低磁化电流，从而减小相似部分的非相关显示的尺寸。
如果这种显示只是稍稍降低或者没有改变，则基本可以判定为裂纹。
另外在些表面情况较差时也会出现非相关显示。
磁化电流的异常引起的非相关显示根据铁磁材料的磁导率曲线可以看出，随着磁场强度的升高磁导率也是逐渐升高，但是到达最大值后磁导率会随着磁场强度的升高而降低。
从而可以看出材料在过大的磁场强度下，磁导率会严重下降。
不同材料的最大磁导率不同，从而导致在同磁场强度下可能会出现非相关显示，也可能不出现的情况。
因此应当采用电流从低到高的依次检测。
通过实验分析，堆焊时出现磁痕主要原因时焊缝热影响区和母材之间的组织差异过大所造成，从而导致磁导率变化过大，磁力线外溢形成磁痕。
因此制定有效地消除办法成为问题解决的关键。
焊后热处理及分析热处理规范因为热影响区的组织不均匀，采用热处理方式使母材和焊缝的组织性能有所改变。
磁痕的位置大多都在热影响区附近，而热影响区中的马氏体含量最高。
减少热影响区中的马氏体含量会降低磁痕的聚集程度。
另外，在焊后存在热影响区的脆化和软化现象，影响了焊接修补的质量。
从而采用退火的方式使组织改变，使马氏体中的渗碳体合体素体充分溶解到奥氏体中，使奥氏体均匀化，使磁痕减弱甚至消失，并且降低硬度，改善软化，得到良好综合机械性能。
退火是将金属缓慢加热到亚共析钢或共析钢或过共析钢以上，保持适当时间，然后缓慢冷却下来。
根据的热处理规范，将试样加热到，保温，随炉冷至度后出炉空冷。
热处理后的宏观形貌钢经过热处理后焊缝宏观形貌。
如图所示。
焊丝电流焊丝电流焊丝电流焊丝电流焊丝电流焊丝电流图焊缝的宏观形貌由图中可以明显的看到焊缝热影响区和母材。
热影响区痕迹明显消失，几乎和母材的形貌相似，熔合线还是能有所体现。
热处理后的金相组织分析退火，是使材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能的。
在退火后，成分均匀化，硬度降低，组织得到调整并消除组织缺陷。
母材的金相微观组织母材倍显微组织母材倍显微组织图母材由图可看出组织为块状的珠光体，白色的铁素体沿原奥氏体晶界析出。
焊缝的金相微观组织焊接倍显微组织倍显微组织倍显微组织图焊缝图为电流焊接，其中白色集体为块状铁素体，在晶界上有细小的颗粒状碳化物粒状珠光体和层片状珠光体。
晶粒有定的方向性，其退火前是柱状晶。
图为焊接电流，组织为片状珠光体和网状分布的铁
毕业论文：42CrMo机车零件焊接修复及其磁痕分析
