等温正火对汽车齿轮渗碳淬火变形的影响.pdf

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1、等温正火对汽车齿轮渗碳淬火变形的影响谢飞徐德惠牟宗山(长春一汽嘉信热处理电镀科技有限公司，长春吉林130011)摘要：随着汽车行业飞速发展，对汽车齿轮质量要求愈来愈高，因此，寻找一种新的预先热处理工艺愈来愈得到齿轮行业重视，通过对不同材料齿轮毛坯采用等温正火处理，发现毛坯显微组织均匀，硬度波动范围小于25HB，晶粒度为6～8级。本文着重对等温正火处理工艺对汽车齿轮渗碳淬火变形的影响。关键词：等温正火；齿轮；变形TheInfluenceofIsothermalNormalizingontheDistortionofAuto

2、motiveGearsCarburizedandQuenchedXIEFei，MOUZong-shah，XUDe-huiFirstAutomotiveWorks，Changchun130011中国加入WTO后汽车制造业面临着严峻挑战，国产汽车要想在激烈的市场竞争中立于不败之地，必须靠优异的质量和性能取胜。低噪音、运动性能可靠、寿命长是评价汽车质量的重要指标。而汽车中的关键传动零件一齿轮质量起着至关重要作用。汽车齿轮通常采用低碳合金渗碳钢制造，齿轮毛坯一般需经过锻坯一预先热处理一切削加工一渗碳淬火一精加工等多道冷热加工工序

3、，以获得较高的表面硬度和良好的芯部韧性，使成品齿轮具有耐磨、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能。齿轮质量的高低除了钢材本身的因素外，还受各加工工序的工艺影响，热处理工艺影响很大，这里不单指齿轮的渗碳淬火工艺，而且也包括齿轮的预先热处理工艺。一般来说，齿轮的预先热处理工艺有两个目的：①获得良好的切削性能，这就要求在预先热处理后得到均匀等轴晶粒的铁素体——珠光体混合组织，且不含贝氏体组织。②保证齿轮具有均匀一致的组织结构，减小齿轮渗碳淬火后因组织转变而产生的不规则变形，保证齿轮具有良好的接触面，降低工作噪音。近年来，随着汽车行业飞速发

4、展，汽车齿轮材料多样化，对齿轮质量的要求也愈来愈高，普通正火处理工艺已难以保证获得良好的切削加工性能和淬火变形规律稳定的组织和硬度，而采用等温正火处理工艺则可有效弥补这方面的缺陷，因此，近几年来，在齿轮毛坯预先热处理上等温正火工艺愈来愈得到重视。1齿轮毛坯的普通正火处理齿轮毛坯的预先热处理不仅影响其切削性能，而且对齿轮最终热处理变形也有很大影响。为提高齿坯的可切削性，消除锻造应力，使组织均匀，目前国内普遍都采用传统的正火处理工艺。该工艺方法是：将齿坯加热到临界点Acm或Acm以上30℃～50℃，保温一定时间后在空气中冷却

5、，以获得珠光体为主的组织。该工艺方法设备要求简单，能耗较少，工艺要求不高，因此，在齿轮制造行业应用比较广泛。随着汽车工业的迅速发展和对齿轮质量要求的日益提高，特别是引进车型用钢材料的多样化，普通正火处理工艺因硬度波动范围较大(156～207HB)，金相组织不均等缺陷，已难以满足齿轮质量的要求。产生这些缺陷的原因主要是当成堆齿轮在空气中冷却时位于齿轮堆表面和内部的齿轮冷却速度不同，无法控制奥氏体分解相变的一致性，因此获得的显微组织和硬度不同。表面齿轮因冷却速度较快，局部有可能获得非平衡组织(Q-Fe魏氏体、贝氏体等)，这不

6、仅影响切削加工性能，也会改变齿轮渗碳淬火后的变形规律，甚至因畸变过大而报废，这种情况当材料淬透性波动较大时尤其明显。内部齿坯因冷却速度较慢，产生大量的铁素体，切削加工时易形成切削瘤，造成“粘刀”或“烧刀”等现象，严重影响毛坯的切削性能。2齿轮毛坯正火处理对渗碳淬火变形的影响在机械传动机构中，因渗碳淬火变形引起的齿轮／『乙何形状变化是产生噪音和局部应力集中、降低齿轮使用寿命的主要原因。对于大多数齿轮，渗碳淬火后一般不再进行磨削加工，因此渗碳淬38《金属热处理》2005年第30卷增刊火变形将直接影响装配总成的最终质量。为此，

7、必须严格控制渗碳齿轮的热处理变形。对于影响齿轮渗碳变形的诸因素中，人们通常比较重视渗碳淬火工艺，而往往忽视毛坯预先热处理的正火工艺。事实上，实际生产出现的零件渗碳淬火变形过大的现象许多正是由于预先热处理不当造成的。齿轮毛坯正火后的显微组织不同，切削加工后的残余应力也不相同。残余应力的性质与大小也是影响钢件渗碳淬火变形的重要因素。在相同切削条件下，如果显微组织是由较粗大的奥氏体晶粒形成的铁素体十珠光体组织，则切削加工后残余应力较小；若显微组织含有大量贝氏体(特别是马氏体一奥氏体岛的粒状贝氏体)，则切削后的残余应力较大。残余

8、应力越大，随之淬火变形也越大。因此，如需减小齿轮的淬火变形，渗碳前的显微组织应为由较粗大的奥氏体晶粒形成的先共析铁素体十珠光体为宜，因为这种组织在渗碳淬火前后的变形规律容易掌握，可根据齿轮渗碳淬火后的涨缩量设计切削加工尺寸。如果正火组织为贝氏体或含有部分贝氏体，则会破坏原来的变形规律，切削后的残余应力增大，从而使淬火