汽車變速箱中間軸三檔齒輪講解

1、材料表面工程綜合課程設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目 汽車變速箱中間軸三檔齒輪，要求滲碳層含碳量0.81.05%，滲碳層厚度0.81.2mm。金相組織：齒角處碳化物6級，馬氏體6級，心部鐵素體6級，硬度：表面HRC5862，心部HRC3145。要求：選擇適宜于制作齒輪的材料和制定能保證達(dá)到此技術(shù)要求的熱處理工藝制度，試驗(yàn)結(jié)果，分析、整理數(shù)據(jù)。并根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行金相檢驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)目的 本次課程設(shè)計(jì)的安排旨在提升學(xué)生的動手能力，加強(qiáng)大家對專業(yè)理論知識的理解和實(shí)際運(yùn)用，通過團(tuán)隊(duì)成員之間的密切配合，加強(qiáng)團(tuán)員的合作協(xié)調(diào)能力。通過本次課程的歷練，加強(qiáng)大家的自學(xué)能力，為大家做畢業(yè)設(shè)計(jì)做很好的鋪墊。摘要 本論文通過對汽車

2、變速箱中間軸三檔齒輪服役條件和失效形式分析對零件進(jìn)行適當(dāng)熱處理。根據(jù)汽車常用材料的特點(diǎn)，我選擇20CrMnTi。20CrMnTi是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。為得到縮寫工件硬度，要對工件進(jìn)行適當(dāng)熱處理。在滲碳淬火工藝過程中, 要防止齒輪變形, 要嚴(yán)格控制滲碳齒輪的表面碳濃度和滲層深度。因它們會對滲層組織的膨脹系數(shù)產(chǎn)生影響, 滲碳后若表面形成不良碳化物分布, 將增加齒形、齒向及花鍵孔的變形,因此必須控制滲碳時(shí)的碳勢,以防止表面碳濃度過高和碳量不均勻。為了使工件獲得表硬內(nèi)韌的性能要求，工件滲碳后必

3、須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，由于齒輪的材料是20CrMnTi鋼，是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，特別是鋼中含有的強(qiáng)碳化物形成元素Ti，強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒的長大，經(jīng)過長時(shí)間滲碳后奧氏體晶粒并不明顯長大，故可以用預(yù)冷直接淬火法。淬火后的鋼組織是馬氏體及少量殘余奧氏體,它們都是不穩(wěn)定的組織,有向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變的趨勢,同時(shí)淬火時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了減小或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 穩(wěn)定組織和尺寸,獲得所需的力學(xué)性能，需要適當(dāng)回火?；鼗鹬筮M(jìn)行清洗。取出進(jìn)行質(zhì)量檢測?？纯词欠駶M足要求。目錄1齒輪的服役條件42齒輪失效的主要形式43.零件的技術(shù)要求及選材43.1汽車變速箱齒輪常用材料43.2化學(xué)成分及合金元素的作用73.3材料相變點(diǎn)84課程設(shè)計(jì)

4、的內(nèi)容及步驟94.1工藝過程94.2熱處理工藝概述94.3 預(yù)先熱處理工藝94.4汽車齒輪熱處理工藝進(jìn)展104.5熱處理工藝制定104.6滲碳124.7淬火144.8回火154.9噴丸處理164.10質(zhì)量檢查164.11結(jié)論16參考文獻(xiàn)171齒輪的服役條件 變速器齒輪經(jīng)常在高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不斷交變的情況下工作。齒輪除了由于正常磨損外，還會由于潤滑油品質(zhì)、潤滑條件不良、駕駛操作不當(dāng)、維修時(shí)齒輪裝配相互啃合位置不當(dāng)?shù)仍?，均會造成齒輪沖擊，輪齒啃合得不好以及起步抖動等，都會加速齒輪的磨損和損傷。另外，齒輪其他部位或其他零件的磨損(如齒輪孔中花鍵槽、軸承、花鍵軸等磨損)、變形(如變速器殼體

5、軸承座承孔磨損或變形、花鍵軸變曲等)，離合器或傳動軸的裝配不當(dāng)，制造上的某些缺陷(如滲碳層不均勻、齒輪翹曲等)，也會加速齒輪的磨損。 齒輪是依靠本身的結(jié)構(gòu)尺寸和材料強(qiáng)度來承受外載荷的，這就要求材料具有較高強(qiáng)度韌性和耐磨性；由于齒輪形狀復(fù)雜，齒輪精度要求高，還要求材料工藝性好。2齒輪失效的主要形式有斷齒、磨損、點(diǎn)蝕、膠合等。磨損：齒輪傳動過程中，齒廓間的相對滑動會引起磨損。磨損的類型有正常磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損等，非正常磨損后的齒廓幾何學(xué)特征改變，側(cè)隙增大，引起傳動不平穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)會造成斷齒。點(diǎn)蝕：齒輪傳動過程中，輪齒上的任一點(diǎn)從進(jìn)入嚙合到脫離嚙合，接觸應(yīng)力呈脈動循環(huán)變化，在接觸應(yīng)力和重復(fù)次數(shù)超

6、過某一限度時(shí)，齒面出現(xiàn)細(xì)小的疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展使金屬剝落形成點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在齒面節(jié)線附近。 膠合：在高速重載荷條件下工作的齒輪，齒面間壓力大，出現(xiàn)齒面接觸區(qū)局部粘連現(xiàn)象，齒面相對滑動時(shí)，較軟的齒面沿滑動方向被撕成溝紋，出現(xiàn)膠合。擦傷是膠合的初型。3.零件的技術(shù)要求及選材3.1汽車變速箱齒輪常用材料 齒輪鋼品種繁多，世界各固都根據(jù)使用性能要求和本國的資源條件，以及鋼鐵工業(yè)和汽車_I：業(yè)的發(fā)展情況不同，建立了各自的齒輪用鋼系列。如德國采用MnCr系列鋼(16MnCr5，20MnCr5，25MnCr5，27MnCr5)； 日本應(yīng)用Cr系鋼(SCr415H，SCr420H，IICrMO系鋼(SCM

7、 415H，SCM 420H)；美國采用Cr_NiMe系鋼(SAE8615，8620)；法固采用CrNi系鋼(19CN5)，CrMO系鋼(20CD4，27CD4，30CD4)；我國多年來大量使用的是20CrMnTi齒輪鋼，品種單一，改革開放后汽車工業(yè)從不同固家引進(jìn)了多條生產(chǎn)線，相應(yīng)地引進(jìn)了許多齒輪鋼號， 逐步升發(fā)使用Cr系、MnCr系、CrMo系、CrNiMo，CrMnB系齒輪鋼。 在我國現(xiàn)執(zhí)行的GBPT30771999合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件中有部分鋼種用于齒輪用鋼，其中以20CrMnTi，40(20)Cr和20CrMo為主導(dǎo)品種，20CrMnTi用 最大。該鋼現(xiàn)在在應(yīng)用上存在許多異議，該鋼中欽的

8、仔在雖有使基奉晶粒細(xì)化的作用，卻常伴有“污染”之虞，即當(dāng)欽含 超過其在陔鋼液態(tài)溶解度時(shí)會析出大顆粒多棱角的TiN質(zhì)點(diǎn)，該質(zhì)點(diǎn)在rF常的熱處理?xiàng)l件下難以溶于奧氏體中，而成為疲勞裂紋源，其危害比氧化物火雜還嚴(yán)重。在冶煉時(shí)所廣：生的“TiN”不變形火雜物比基體硬，影,IJJIEE精度，在使用時(shí)會形成疲勞源影響齒輪的疲勞壽 命，故屬淘汰鋼種。當(dāng)欽含量不高時(shí)，雖液態(tài)鋼不會析出TiN，卻由于 在奧氏體中的固溶度很小，會在高溫的固態(tài)下析出，其顆粒仍然比較粗大。南京汽車制造廠在齒輪的臺架試驗(yàn)中就曾多次發(fā)生由于齒輪內(nèi)孔邊緣產(chǎn)生疲勞裂紋而導(dǎo)致齒輪失效的實(shí)例，經(jīng)分析為TiN火雜物積聚所致。為此，發(fā)達(dá)國家在汽車齒輪鋼

9、中早已禁止加鈦；我國對無鈦新型汽車齒輪鋼的開發(fā)研制業(yè)已引起高度重視。主要通過兩種措施減少TiN的形成機(jī)會。一是盡量降低Ti含量，并通過精煉喂Ti線：藝替代原來直接加塊狀合金，提高Ti收得率，把Ti成分控制在很窄范圍內(nèi)。二是保證連鑄鋼液脫氧良好，連鑄過程采用全過程保護(hù)澆注，盡量避免與大氣接觸以減少鋼液吸氮。 汽車齒輪用鋼不但要有良好的強(qiáng)韌性、耐磨性，能很好地承受沖擊、彎曲和接觸應(yīng)力，而還要求變形小、精度高。齒輪的生產(chǎn)和加工工藝，除了一般的淬火、回火熱處理外，還采用滲碳淬火、氮化處理、高頻淬火等多種表面硬化處 。齒輪制造對齒輪鋼的技術(shù)要求主要有：(I)足夠的心部淬透性和良好的深層淬透性，確保齒輪滲

10、碳淬火時(shí)滲層和心部不出現(xiàn)過冷奧氏體分解產(chǎn)物；(2)齒輪滲碳淬火后變形小，免去或減少磨削加工，降低運(yùn)行噪音；(3)良好的成形性；(4)良好的F f熱處理性。 鋼的淬透性足指奧氏體化后的鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。對鋼進(jìn)行淬火希望獲得馬氏體組織，但一定尺寸和化學(xué)成分的鋼什在某種介質(zhì)中淬火能 獲得全部馬氏體組織取決于鋼的淬透性。 一汽集團(tuán)公司近幾年來開發(fā)的9t、16t、30t系列載重卡車投放市場以來，變速箱齒輪及后橋豐、從動齒輪均出現(xiàn)過打齒現(xiàn)象。綜合分析認(rèn)為，齒輪的滲碳有效硬化層淺、 tt部硬度低是造成齒輪失效的主要原因。而作為20CrMnTi材料來講，其淬透性范圍比較寬，當(dāng)其淬透性處于下限時(shí)，對于

11、模數(shù)大的后僑齒輪就無法保證其淬透性。公司設(shè)計(jì)部門借鑒口本等發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，決定將此系列車型后僑齒輪、變速箱齒輪材料改為22CrMo，20CrMO，即相當(dāng)于日本材料SCM822H，SCMg20H。據(jù)近年來我國齒輪鋼的生產(chǎn)情況，其中20CrMnTi鋼近期仍然是主要產(chǎn)品，占齒輪鋼總產(chǎn)量的一半，新引進(jìn)牌號CrMo系、MnCr系、crNiMo系、CrMnB系齒輪鋼產(chǎn)量也逐漸上升。用于激光焊接的齒輪材料，以低碳鋼和低碳合金鋼為宜，含碳量一般小于03，隨著我國轎車：業(yè)的發(fā)展，20CrMo成為首都鋼廠、大冶鋼廠等共同試驗(yàn)研制的新材料，其性能優(yōu)于20CrMnTi，現(xiàn)已在齒輪行業(yè)廣泛使用。表1 汽車、拖拉機(jī)齒輪常

12、用鋼種及熱處理技術(shù)要求 序號齒輪類型常用鋼種熱處理工藝工藝技術(shù)要求1汽車變速箱和差速箱齒輪20CrMnTi20CrMo等滲碳層深；Mn3時(shí)，0.61.0mm；3Mn5時(shí)，1.11.5mm齒面硬度：5864HRC心部硬度：Mn5時(shí)，3245HRC Mn5時(shí)，2945HRC40Cr碳氮共滲層深：0.2mm表面硬度：5161HRC2汽車驅(qū)動橋主動及從動圓柱齒輪20CrMnTi20CrMo滲碳滲碳層深度按圖樣要求，硬度要求同序號1中的滲碳工藝3汽車驅(qū)動橋差速器行星及半軸齒輪20CrMnTi20CrMo滲碳同序號1中滲碳工藝4汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸齒輪HT180HT200170229HB5汽車曲軸正時(shí)齒輪35

13、、40、45、40Cr正火149179HB調(diào)制207241HB6汽車起動電動機(jī)齒輪15Cr，20Cr，20CrMo滲碳層深：0.71.1mm表層硬度：5863HRC心部硬度：3343HRC 在課程設(shè)計(jì)我用20CrMnTi鋼作為齒輪材料 20CrMnTi是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面850淬 火回 火溫度/淬火介質(zhì)硬度HRC不同溫度回火后的硬度值HRC150200300400500550600650860油424643414039353025174課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟4.1工藝過程

14、鍛造正火齒形加工滲碳淬火低溫回火噴丸校正花鍵孔磨齒4.2熱處理工藝概述汽車齒輪通常采用低碳合金滲碳鋼制造,齒輪毛坯一般需經(jīng)過鍛坯預(yù)先熱處理切削加工滲碳淬火精加工等多道冷熱加工工序,以獲得較高的表面硬度和良好的心部韌性,使成品齒輪具有耐磨、耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)良性能。目前,國內(nèi)汽車齒輪鍛造毛坯預(yù)先熱處理主要采用正火和等溫退火,并呈現(xiàn)采用等溫退火取代正火處理的趨勢,而常用的熱處理工藝主要有滲碳、碳氮共滲、滲氮以及感應(yīng)淬火。4.3 預(yù)先熱處理工藝對汽車齒輪鍛造毛坯進(jìn)行預(yù)先熱處理,主要是為了獲得適宜的鍛件表面硬度并為第二熱處理作好金相組織準(zhǔn)備。傳統(tǒng)的預(yù)先熱處理方法大多采用常規(guī)正火處理。該工藝設(shè)備簡單、能

15、耗少、工藝要求不高,因此應(yīng)用較為廣泛。隨著對汽車齒輪質(zhì)量要求的提高,特別是引進(jìn)車型用鋼材料的多樣化,由于普通正火時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,因此得到的組織不均勻;而且批量正火冷卻時(shí),鍛坯往往成堆在空氣中冷卻或吹風(fēng)冷卻,其冷卻速度易受其在堆中的位置及周圍環(huán)境的影響, 造成同批零件的硬度波動較大 (156207HB) ,同時(shí)又會增大滲碳淬火時(shí)的變形量,而對于淬透性較高的鋼,甚至?xí)a(chǎn)生貝氏體組織。因此,國內(nèi)逐步采用等溫退火工藝進(jìn)行預(yù)先熱處理, 通常等溫溫度在560650 范圍內(nèi),以保證現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)時(shí),齒坯在預(yù)先熱處理后能獲得均勻的組織和硬度(160180HB) ,這對于減少齒輪的滲碳淬

16、火變形,降低運(yùn)行時(shí)的噪音具有重要意義。在國外,汽車齒輪鍛坯普遍采用等溫退火處理,而且對不同的材料規(guī)定了不同的等溫退火工藝,如德國大眾公司、奔馳公司、意大利菲亞特公司等。國外生產(chǎn)實(shí)踐表明，經(jīng)等溫退火處理的齒輪不僅機(jī)加工性能大大提高,而且滲碳淬火后的變形也明顯減小。當(dāng)然, 采用等溫退火仍需將鍛坯重新自室溫加熱至900 以上高溫,這將消耗大量能源。由于汽車齒輪鍛造的終鍛溫度一般在900 以上,此時(shí)工件仍處于奧氏體狀態(tài),如迅速將其均勻冷卻到Ar1 以下珠光體相變區(qū)進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變,可獲得與常規(guī)等溫退火相似的顯微組織和硬度,從而大大節(jié)約能源和提高勞動生產(chǎn)率并改善鍛坯質(zhì)量。近年來,在汽車工業(yè),利用鍛造余熱進(jìn)行

17、等溫退火已有研究和應(yīng)用,但要進(jìn)行大批量生產(chǎn)依然還存在一些技術(shù)難點(diǎn)。4.4汽車齒輪熱處理工藝進(jìn)展汽車齒輪熱處理工藝的發(fā)展除了對產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)行更加嚴(yán)格的控制之外,也更加重視節(jié)能與環(huán)保,美國2020 年熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖對齒輪處理也提出了這一要求。同時(shí),在信息時(shí)代,齒輪熱處理工藝會更加充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù),使熱處理生產(chǎn)管理、工藝過程控制、工藝設(shè)計(jì)與質(zhì)量預(yù)測分析實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化、智能化。汽車齒輪熱處理工藝發(fā)展趨勢,總體將朝著高品質(zhì)、低能耗、環(huán)保、智能化方向發(fā)展 50 ,51 。高品質(zhì)進(jìn)行齒輪熱處理變形與控制技術(shù)研究,開發(fā)新型汽車齒輪用鋼材料及精密齒輪。主要表現(xiàn)在: (1) 材料的均勻性,即要求材料具有良好

18、的成分和組織的均勻性; (2) 溫度場和流體場,即不斷改善溫度場和各種流體場,如滲碳、滲氮、碳氮共滲的氣流場和淬火的液態(tài)流體場的改善。低能耗(1) 齒輪熱處理先進(jìn)設(shè)備的研制和發(fā)展,如開發(fā)更好的爐襯耐熱和保溫節(jié)能材料,盡可能降低爐壁溫升,減小爐壁熱損耗; (2) 開發(fā)汽車齒輪成形新工藝,如凈成形技術(shù); (3) 廢熱綜合利用,如鍛造余熱的利用。環(huán)保研究開發(fā)齒輪熱處理新工藝,如低壓真空滲碳、雙頻感應(yīng)淬火、離子滲氮等技術(shù)的發(fā)展。智能化智能化是齒輪熱處理控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,計(jì)算機(jī)傳感器智能庫將構(gòu)建成智能熱處理的核心。主要表現(xiàn)在: (1) 根據(jù)零件的材料、技術(shù)要求等,系統(tǒng)自動生成工藝; (2) 生產(chǎn)過

19、程的完全閉環(huán)自動控制; (3) 零件熱處理質(zhì)量的預(yù)測、預(yù)判; (4) 系統(tǒng)故障自動診斷與處置; (5) 在線的自適應(yīng)及應(yīng)急應(yīng)變能力,如開發(fā)離子滲氮、碳氮共滲所用的氮勢傳感器和低壓滲碳的碳勢傳感器。4.5熱處理工藝制定 正火溫度：930時(shí)間：保溫3個(gè)小時(shí)組織：片狀珠光體+鐵素體硬度：齒輪的表面硬度為156207HBW設(shè)備：中溫箱式爐我選擇的變速箱齒輪，它的直徑大約是200mm，內(nèi)圈直徑約為100mm，厚度約是50mm，齒輪正面的圓形面積S約為628mm2，體積V約為31400mm3.材料是低碳合金鋼20CrMnTi。它的正火溫度在950左右。考慮到中溫爐在中溫測量時(shí)比較準(zhǔn)確，因而選用中溫箱式爐。

20、結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)系列中溫箱式電阻爐技術(shù)數(shù)據(jù)如表4所示。圖1中溫箱式爐結(jié)構(gòu)圖1爐殼；2爐襯；3熱電偶；4爐膛；5爐門；6爐門升降結(jié)構(gòu)；7電熱元件；8爐底板；表4標(biāo)準(zhǔn)系列中溫箱式電阻爐技術(shù)數(shù)據(jù)型 號功率/kw電壓/v相數(shù)最高工作溫度/爐膛尺寸（長寬高）/mm爐溫850時(shí)的指標(biāo)空爐損耗功率/kw空爐升溫時(shí)間/h最大裝載量/kgRX(RX3-9Q)RX3-15-915380195060030025052.580RX3-30-930380395095045035072.5200正火工藝曲線如圖2所示4.6滲碳滲碳劑的選擇：甲醇、煤油 滴注式氣體滲碳的滲碳劑一般為甲醇（形成載氣），煤油、丙酮、醋酸乙

21、酯（形成富化氣）等，作為滲碳劑的有機(jī)溶劑，要求其單位液體加熱分解后能產(chǎn)生的氣體體積大，碳氧比大，碳當(dāng)量（產(chǎn)生1mol活性碳所需的有機(jī)液體的質(zhì)量）小，氣氛中的CO和H2的含量穩(wěn)定，價(jià)格低廉、貨源充足、安全性好。表4列出了幾種常用作滲碳劑的幾種有機(jī)溶劑的碳當(dāng)量、碳氧比。表5常用的有機(jī)液體的滲碳特性名稱分子式碳當(dāng)量/g碳氧比用途甲醇CH3OH1稀釋劑乙醇C2H5OH462滲碳劑丙酮CH3COCH3293強(qiáng)滲碳劑乙酸乙酯CH3COOC2H5442滲碳劑煤油航空煤油、燈用煤油主要成分：C9C14和C11C17的烷烴強(qiáng)滲碳劑滲碳淬火工藝過程中, 要防止齒輪變形, 要嚴(yán)格控制滲碳齒輪的表面碳濃度和滲層深度。

22、因它們會對滲層組織的膨脹系數(shù)產(chǎn)生影響, 滲碳后若表面形成不良碳化物分布, 將增加齒形、齒向及花鍵孔的變形,因此必須控制滲碳時(shí)的碳勢,以防止表面碳濃度過高和碳量不均勻。滲碳層深度越厚,也將使畸變加大。表面含碳量影響滲碳淬火齒輪的淬透性, 而材料的淬透性對組織、性能、畸變有直接的影響。因此應(yīng)使?jié)B碳層深度及其表面含碳量控制在合理適宜的范圍內(nèi)。齒輪滲碳的方法較多,常用氣體滲碳,目前應(yīng)用電解質(zhì)氣相離子(ECA)催滲技術(shù)控制滲碳變形也取得較好效果。現(xiàn)以可控井式爐中氣體滲碳為例優(yōu)化工藝, 滴入煤油、苯、甲醇等滲碳劑, 加熱溫度從一般采用的930改為900。這些介質(zhì)在高溫下分解,產(chǎn)生活性碳原子,主要化學(xué)分解式

23、如下：2COC+CO2CH42H2+C活性碳原子溶入鋼表面奧氏體中, 并向內(nèi)部擴(kuò)散,最后形成一定深度的滲碳層。一般滲碳層深度取決于保溫時(shí)間, 可按每小時(shí)滲入0.2mm0.25mm的速度估算。滲碳時(shí)要控制滲碳的時(shí)間、活性碳的濃度,使表面的含碳量控制在0.80 %1.0 %范圍內(nèi),并從表面到心部逐漸減小,心部仍保持原來低碳鋼的含碳量。滲碳的溫度越高,時(shí)間越長, 奧氏體晶粒越大, 齒輪的畸變越大,把加熱溫度控制900左右,目的是控制奧氏體晶粒長大,獲得細(xì)小的奧氏體晶粒,淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織。由于滲碳只改變工件表面的含碳量, 要使?jié)B碳齒輪表面具有高的硬度、高的耐磨性和心部良好韌性滲碳后必須進(jìn)行熱

24、處理。常用的是淬火后低溫回火。滲碳工藝曲線如圖3所示滲碳層組織 齒輪滲碳冷卻后，一般認(rèn)為工件滲碳層表層應(yīng)有細(xì)針狀或隱晶馬氏體+細(xì)顆粒狀彌散均勻分布的碳化物+少量殘余奧氏體；工件心部應(yīng)為細(xì)晶粒低碳馬氏體組織，不允許有大塊的鐵素體存在，此時(shí)工件畸變量最小；表層與心部之間的組織為高碳馬氏體+殘余奧氏體。滲碳層性能 滲碳層的性能取決于表面含碳量及其分布梯度和淬火后的滲層組織，一般希望滲層碳分布梯度平緩。但由于殘余奧氏體較軟，塑性較高，借助微區(qū)域的塑性變形，可以弛豫局部應(yīng)力，延緩裂紋的擴(kuò)展，滲碳層中有25%30%的殘余奧氏體，反而有利于提高接觸疲勞強(qiáng)度。表面粒狀碳化物增多，將提高表面耐磨性及接觸疲勞強(qiáng)度

25、，碳化物數(shù)量過多，特別是呈粗大網(wǎng)狀或條塊狀時(shí)，將使沖擊韌度，疲勞強(qiáng)度等性能變壞，應(yīng)加以限制。 4.7淬火鋼的加熱溫度一般可根據(jù)Fe-Fe3C相圖選擇,亞共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac3以上3050,過共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac1以上3050。根據(jù)滲碳后齒輪的表層含碳量的分布狀況及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從900預(yù)冷到820左右進(jìn)行油冷3可以得到好的效果。加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長,會引起奧氏體的晶粒粗大引起過熱或晶界氧化并部分熔化的過燒現(xiàn)象。過熱時(shí)奧氏體的晶粒粗大不僅降低齒輪力學(xué)性能, 也容易引起齒輪的變形和開裂。過燒后的工件只能報(bào)廢。加熱溫度過低、保溫時(shí)間不足會引起硬度不足。故可選擇900溫度滲碳,預(yù)冷8 2

26、0 左右油冷淬火。淬火冷卻速度太快,奧氏體向馬氏體組織轉(zhuǎn)變劇烈、體積收縮,引起很大的內(nèi)應(yīng)力,容易造成齒輪的變形和開裂,由于20CrMnTi是合金鋼,淬透性較好,故選擇油冷減小冷卻速度,防止淬火造成齒輪變形或開裂。同時(shí)也能獲得馬氏體組織,達(dá)到較高的硬度。為了使工件獲得表硬內(nèi)韌的性能要求，工件滲碳后必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚捎邶X輪的材料是20CrMnTi鋼，是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，特別是鋼中含有的強(qiáng)碳化物形成元素Ti，強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒的長大，經(jīng)過長時(shí)間滲碳后奧氏體晶粒并不明顯長大，故可以用預(yù)冷直接淬火法。正常加熱冷卻情況下， 工件加熱到860后，保溫一段時(shí)間，使之奧氏體化后用油冷卻至室溫，得到馬氏體和殘余

27、奧氏體，具有較高的硬度。保溫時(shí)間的確定 淬火加熱時(shí)間包括升溫和保溫時(shí)間兩段時(shí)間，升溫時(shí)間包括相變重結(jié)晶時(shí)間，保溫時(shí)間實(shí)際上只考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需要的時(shí)間。 在具體的生產(chǎn)條件下，淬火加熱時(shí)間常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，通過實(shí)驗(yàn)最終確定。常用的經(jīng)驗(yàn)公式為： = aKD 式中：，加熱時(shí)間，min；a，加熱系數(shù)，min/mm；K，裝爐修正系數(shù)；D，工件有效厚度，mm。4.8回火 淬火后的鋼組織是馬氏體及少量殘余奧氏體,它們都是不穩(wěn)定的組織,有向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變的趨勢,同時(shí)淬火時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了減小或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 穩(wěn)定組織和尺寸,獲得所需的力學(xué)性能,實(shí)踐證明重載齒輪選擇在200進(jìn)行4小時(shí)低溫回火3工藝較好。低溫回火時(shí)馬氏體中過飽和碳原子以碳化物的形式逐步析出, 馬氏體晶格畸變程度減弱,內(nèi)應(yīng)力有所降低。此時(shí)的回火組織由馬氏體和碳化物組成, 稱為回火馬氏體。雖然馬氏體的分解使-Fe中碳的過飽和程度降低,鋼的硬度相應(yīng)下降,但析出的碳化物又對基體起強(qiáng)化作用, 部分的殘余奧氏體分解為回火馬氏體, 所以鋼仍保持很高的硬度和耐磨性和一定的韌性。 齒輪淬火后具有較高的強(qiáng)度和硬度，其淬火組織主要是韌性很差的孿晶馬氏體，有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力和一些微裂紋，所以回火應(yīng)該及時(shí)點(diǎn)。在180回火能使孿晶馬氏體中過飽和的固溶碳原子沉淀析出彌散分布的碳化物，既可以提高鋼的韌性，又保持