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車軸是機車車輛中的部件之一，它直接關(guān)系到鐵道車輛行車安全。從19世紀(jì)中到20世紀(jì)初，各國對車軸的疲勞斷裂進(jìn)行了大量的研究，如科學(xué)家ｗｈｏｌｅｒ和ｈｏｇｅｒ用全尺寸車軸進(jìn)行車軸疲勞斷裂的研究，日本也對實物車軸進(jìn)行了大量的試驗研究。對車軸疲勞強度和疲勞斷裂機理已研究很清楚，但鐵路車輛車軸疲勞斷裂依然存在。例如，在俄羅斯僅1993年在運用的220～250萬根車軸中，因疲勞裂紋而報廢的就達(dá)6800根。法國在高速鐵路系統(tǒng)的定期檢修中，將輪座磨去0.5mm深，以防止再次裂紋萌生。在日本新干線使用的所有車軸，運行 45萬公里后，用磁粉探傷儀進(jìn)行檢查，每年進(jìn)行磁粉探傷的車軸總數(shù)約2萬根。隨著高速鐵路在-的興起和不斷發(fā)展，對車軸的安全使用性能提出了更高的要求。強化車軸表面，是提高車軸斷裂的重要措施。無論是法國、日本還是德國對高速運行下的車軸都進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用，日本、法國均采用低碳鋼制造車軸，并進(jìn)行表面感應(yīng)淬火處理。日本新干線的使用結(jié)果表明，銷軸淬火設(shè)備定制，這種車軸經(jīng)表面感應(yīng)淬火后，克服了車軸的斷裂，-了行車安全。車軸材料我國的機車、車輛均采用碳素鋼車軸，縱觀總體情況，應(yīng)該說碳素鋼車軸是成熟的、-的。對于高速列車車軸材料是選碳素鋼還是合金鋼，我國還沒有成熟的技術(shù)。由于各國的國情不同 ，技術(shù)觀點不同 ，銷軸淬火設(shè)備廠家，選用的車軸材料不盡相同，但都屬于低碳鋼范疇。
感應(yīng)淬火低碳鋼車軸表面采用感應(yīng)淬火是提高其疲勞壽命為經(jīng)濟(jì)而有效的方法。日本對此進(jìn)行了詳細(xì)的試驗研究 ，并成功地運用在高速鐵路上。日本新干線在這方面工作早在 1948年就開始了 ，碳素鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 ，再沿車軸縱向進(jìn)行表面感應(yīng)加熱淬火 ，在淬硬層內(nèi)獲得非常細(xì)的馬氏體組織 ，使其表面硬度-增加。
汽車輪轂軸分段感應(yīng)淬火與整體感應(yīng)淬火的工藝的區(qū)別
分段感應(yīng)淬火和整體感應(yīng)淬火在汽車輪轂軸上應(yīng)用的進(jìn)行對比。
1.分段感應(yīng)淬火工藝
目前生產(chǎn)廠家大部分都設(shè)計采用復(fù)雜臺階的輪轂軸管結(jié)構(gòu)，由于輪轂軸管特殊結(jié)構(gòu)，目前感應(yīng)淬火強化多采用分段多次進(jìn)行。淬火強化區(qū)域包括兩段外圓柱面及三個過度圓角，淬火區(qū)域比較復(fù)雜。分段感應(yīng)淬火技術(shù)有以下缺點：
（1）輪轂軸管有兩段不連續(xù)的淬火區(qū)，分兩道工序淬火，所需感應(yīng)器品種多；
（2）淬火變形超差造成廢品率較高，且分段淬火生產(chǎn)節(jié)拍慢、成本高、工人勞動強度大；
（3）分段感應(yīng)淬火形成的中間淬火軟帶降低了輪轂軸管的強度，由于淬火硬化區(qū)和軟帶硬度相差大，進(jìn)入磨削工序軟帶部位粗糙度偏低，影響磨削；
（4）分段感應(yīng)淬火技術(shù)中圓角靠圓角的熱傳導(dǎo)帶起來，唐山銷軸淬火設(shè)備，臺階尖角部位存在明顯的過熱問題；
（5）分段感應(yīng)淬火使零件儲熱少，自回火開裂風(fēng)險增大。對于以-段感應(yīng)淬火技術(shù)所帶來的缺點，其中淬火變形問題可以采取加大磨削余量的辦法解決，但會增加部分磨削加工的成本；其他缺點在使用分段淬火技術(shù)時是無法解決辦法的，如需這些問題，需進(jìn)一步優(yōu)化感應(yīng)熱處理工藝。
為什么齒輪感應(yīng)淬火后的表面硬度會比普通淬火的高？
齒輪經(jīng)過感應(yīng)淬火后的表面溫度會比普通的淬火處理高，這是感應(yīng)淬火的特點，這也可以稱為超硬現(xiàn)象。其實為什么齒輪淬火后表面的硬度更高呢？目前主要有兩種解釋。一是由于感應(yīng)加熱的方式，縮短了加熱時間，在加熱的過程中缺乏奧氏體晶粒產(chǎn)生的條件，因此導(dǎo)致了齒輪表面硬度提高了。第二種解釋就是因為由于感應(yīng)淬火時冷卻速度快，在齒輪淬火表面層存在較大的殘留壓應(yīng)力，從而提高了齒輪的表面硬度。
為了印證殘留應(yīng)力對金屬工件的作用，我們特意將經(jīng)過高頻感應(yīng)淬火設(shè)備淬火的工件切斷，銷軸淬火設(shè)備圖片，然后再將其與切斷前的硬度做比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過切斷后的硬度平均降低了2hrc以上，因此可以證明殘留壓應(yīng)力去除之后，金屬工件的硬度是會降低的。為什么齒輪殘留留壓應(yīng)力會導(dǎo)致表面硬度的提高呢？我們還可以從另一方面來解釋，這就是由于齒輪在經(jīng)過感應(yīng)設(shè)備淬火的時候，在低溫回火過程中，齒輪硬度下降的比普通淬火的要多。
現(xiàn)在，大家明白了為什么要使用高頻感應(yīng)淬火設(shè)備了嗎？因為齒輪感應(yīng)淬火后的表面硬度會比普通淬火的更高，使用感應(yīng)淬火設(shè)備，可獲得高硬度高耐磨的金屬工件，何樂而不為呢？
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