汽車(chē)零部件的熱處理

1、汽車(chē)零部件的熱處理汽車(chē)零部件的熱處理汽車(chē)零部件的熱處理 汽車(chē)零部件的熱處理第一節(jié)第一節(jié) 汽車(chē)零件的滲碳熱處理汽車(chē)零件的滲碳熱處理 滲碳熱處理的主要目的是使零件獲得良好滲碳熱處理的主要目的是使零件獲得良好的的抗疲勞性能和耐磨性抗疲勞性能和耐磨性，保證零件使用性，保證零件使用性能的可靠性。能的可靠性。 采用滲碳淬火強(qiáng)化的熱處理零件有采用滲碳淬火強(qiáng)化的熱處理零件有：l汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的差速器齒輪汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的差速器齒輪l變速器軸齒類(lèi)零件變速器軸齒類(lèi)零件l轉(zhuǎn)向器軸齒件轉(zhuǎn)向器軸齒件l發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)和齒輪零件等發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)和齒輪零件等。 汽車(chē)零部件的熱處理 MnCr系列齒輪鋼：系列齒輪鋼： 16MnCr5、20Mn

2、Cr5、27MnCr5等；等； CrMo系列齒輪鋼系列齒輪鋼: 22CrMoH （SCM420H）等；）等； CrMnB系列齒輪鋼系列齒輪鋼: 20CrMnB（ZF7）、）、16CrMnB（ZF6）等；）等； CrNiMo系列齒輪鋼系列齒輪鋼: 20CrNiMo、22CrNiMo等和等和20CrMnTiH我國(guó)汽車(chē)齒輪用鋼有我國(guó)汽車(chē)齒輪用鋼有汽車(chē)齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于7HRC高級(jí)齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于4HRC。齒輪鋼的純凈度一般要求O2105，高純度齒輪鋼要求O1.5105，晶粒度要求等于或細(xì)于6級(jí)。汽車(chē)零部件的熱處理汽車(chē)齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3、l淬透性帶寬淬透性帶寬 一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于7HRC 高級(jí)齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于高級(jí)齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于4HRC。l純凈度純凈度 齒輪鋼的一般要求齒輪鋼的一般要求O2105， 高純度齒輪鋼要求高純度齒輪鋼要求O1.5105，l晶粒度晶粒度 要求等于或細(xì)于要求等于或細(xì)于6級(jí)。級(jí)。汽車(chē)零部件的熱處理滲碳熱處理裝備滲碳熱處理裝備 箱式多用爐箱式多用爐 單排、雙排以及多排連續(xù)爐單排、雙排以及多排連續(xù)爐 真空（低壓）滲碳高壓氣淬爐等。真空（低壓）滲碳高壓氣淬爐等。對(duì)滲碳熱處理工藝參數(shù)，如溫度、時(shí)間、碳勢(shì)、淬火過(guò)程以及動(dòng)作程序完全自動(dòng)控制，甚至可以

4、根據(jù)零件的技術(shù)要求、材料牌號(hào)及特性等，系統(tǒng)可以自動(dòng)生成工藝，實(shí)現(xiàn)智能控制。國(guó)內(nèi)汽車(chē)零件滲碳熱處理生產(chǎn)線(xiàn)的特點(diǎn)有：傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用汽車(chē)零部件的熱處理計(jì)算機(jī)控制在滲碳處理中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制在滲碳處理中的應(yīng)用 （1）工業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)爐溫、碳勢(shì)、自動(dòng)線(xiàn)動(dòng)作程序）工業(yè)計(jì)算機(jī)對(duì)爐溫、碳勢(shì)、自動(dòng)線(xiàn)動(dòng)作程序 的監(jiān)控與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。的監(jiān)控與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。 （2）對(duì)自動(dòng)線(xiàn)滲碳熱處理工藝過(guò)程的自動(dòng)跟蹤與）對(duì)自動(dòng)線(xiàn)滲碳熱處理工藝過(guò)程的自動(dòng)跟蹤與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)滲碳工藝仿真與優(yōu)化和零件滲碳質(zhì)量監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)滲碳工藝仿真與優(yōu)化和零件滲碳質(zhì)量的預(yù)測(cè)。的預(yù)測(cè)。 （3）對(duì)爐內(nèi)溫度、碳勢(shì)和動(dòng)

5、作的實(shí)時(shí)顯示及控制，）對(duì)爐內(nèi)溫度、碳勢(shì)和動(dòng)作的實(shí)時(shí)顯示及控制，系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷、顯示及報(bào)警。系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷、顯示及報(bào)警。 （4）生產(chǎn)工藝全過(guò)程在線(xiàn)自動(dòng)顯示、記錄、保存、）生產(chǎn)工藝全過(guò)程在線(xiàn)自動(dòng)顯示、記錄、保存、建檔，建立可追蹤的熱處理質(zhì)量管理系統(tǒng)。根據(jù)建檔，建立可追蹤的熱處理質(zhì)量管理系統(tǒng)。根據(jù)需要可以查詢(xún)數(shù)月或數(shù)年前的生產(chǎn)記錄。需要可以查詢(xún)數(shù)月或數(shù)年前的生產(chǎn)記錄。汽車(chē)零部件的熱處理真空（低壓）滲碳技術(shù)真空（低壓）滲碳技術(shù) 一般真空（低壓）滲碳在小于一般真空（低壓）滲碳在小于2.7kPa的低壓下進(jìn)的低壓下進(jìn)行，滲碳溫度在行，滲碳溫度在880980。 為適應(yīng)更高真空滲碳的需要，開(kāi)發(fā)了在為適應(yīng)更高

6、真空滲碳的需要，開(kāi)發(fā)了在10001100高溫滲碳能夠保證組織細(xì)化的新型齒輪鋼。高溫滲碳能夠保證組織細(xì)化的新型齒輪鋼。 真空（低壓）滲碳具有工藝時(shí)間大大縮短、真空（低壓）滲碳具有工藝時(shí)間大大縮短、原料消耗極少、零件變形小、熱處理質(zhì)量好、零原料消耗極少、零件變形小、熱處理質(zhì)量好、零件表面光潔、無(wú)污染的顯著特點(diǎn)，是真正意義上件表面光潔、無(wú)污染的顯著特點(diǎn)，是真正意義上的的清潔、綠色熱處理清潔、綠色熱處理。汽車(chē)零部件的熱處理 以CA10B載重汽車(chē)變速箱中間軸的三檔齒輪為例（齒輪材料為20CrMnTi）說(shuō)明滲碳鋼加工工藝。其加工工藝流程為： 下料下料-鍛造鍛造-正火正火-機(jī)械加工齒形機(jī)械加工齒形-滲碳（滲

7、碳（930(C）-預(yù)冷淬火（預(yù)冷淬火（830(C）-低溫回火（低溫回火（200(C）-磨削磨削精加工精加工-裝配裝配 其中預(yù)備熱處理其中預(yù)備熱處理- -正火后的組織為正火后的組織為F+SF+S，目的是改善鍛造組，目的是改善鍛造組織，并得到合適的硬度（織，并得到合適的硬度（HB170210HB170210），以利于機(jī)械加工；），以利于機(jī)械加工； 齒輪最終熱處理后得到的組織為：齒輪最終熱處理后得到的組織為： 表面至心部表面至心部MM回回+ +碳化物顆粒碳化物顆粒+Ar-M+Ar-M回回+Ar+Ar，完全淬透時(shí)，完全淬透時(shí)心部組織為低碳心部組織為低碳MM回回+F+F，未淬透時(shí)則為，未淬透時(shí)則為F+S

8、F+S。汽車(chē)零部件的熱處理l合金滲碳鋼滲碳后的熱處理工藝（最終熱處合金滲碳鋼滲碳后的熱處理工藝（最終熱處理）：理）：u滲碳后直接淬火，再低溫回火。滲碳后直接淬火，再低溫回火。3.1 合金滲碳鋼合金滲碳鋼圖圖3-4 20CrMnTi鋼齒輪的熱處理規(guī)范鋼齒輪的熱處理規(guī)范采用這種工藝采用這種工藝的零件通常只的零件通常只要求表面高硬要求表面高硬度和耐磨性，度和耐磨性，而而對(duì)基體性能對(duì)基體性能要求不高。要求不高。主要用于滲主要用于滲碳后不容易過(guò)碳后不容易過(guò)熱的鋼種。熱的鋼種。汽車(chē)零部件的熱處理第二節(jié)第二節(jié) 汽車(chē)零件調(diào)質(zhì)熱處理汽車(chē)零件調(diào)質(zhì)熱處理 汽車(chē)零件的調(diào)質(zhì)熱處理可分保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)熱處理和一般調(diào)汽車(chē)零件的

9、調(diào)質(zhì)熱處理可分保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)熱處理和一般調(diào)質(zhì)熱處理。質(zhì)熱處理。 保護(hù)氣氛熱處理能夠保證零件在熱處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生表保護(hù)氣氛熱處理能夠保證零件在熱處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生表面氧化、脫碳等缺陷，確保零件的表面質(zhì)量。面氧化、脫碳等缺陷，確保零件的表面質(zhì)量。 當(dāng)調(diào)質(zhì)處理后零件工作面需要后續(xù)加工時(shí)，采用一般熱處當(dāng)調(diào)質(zhì)處理后零件工作面需要后續(xù)加工時(shí)，采用一般熱處理。理。根據(jù)零件的質(zhì)量、大小，調(diào)質(zhì)熱處理裝備有根據(jù)零件的質(zhì)量、大小，調(diào)質(zhì)熱處理裝備有 網(wǎng)帶爐網(wǎng)帶爐 鑄鏈爐鑄鏈爐 料盤(pán)（料筐）推桿式爐料盤(pán)（料筐）推桿式爐 托架爐托架爐 懸掛式連續(xù)爐。懸掛式連續(xù)爐。汽車(chē)零部件的熱處理汽車(chē)連桿螺栓的熱處理汽車(chē)連桿螺栓的熱處理

10、 服役條件服役條件汽車(chē)零部件的熱處理 工藝流程工藝流程汽車(chē)零部件的熱處理汽車(chē)零部件的熱處理調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展 （1）爐型由于輻射管加熱和網(wǎng)帶壽命的大幅度提高，國(guó)內(nèi)標(biāo)）爐型由于輻射管加熱和網(wǎng)帶壽命的大幅度提高，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)網(wǎng)帶爐得到普遍應(yīng)用。網(wǎng)帶爐具有爐內(nèi)布料、加準(zhǔn)件行業(yè)網(wǎng)帶爐得到普遍應(yīng)用。網(wǎng)帶爐具有爐內(nèi)布料、加熱均勻，零件質(zhì)量穩(wěn)定，工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。特別對(duì)高強(qiáng)熱均勻，零件質(zhì)量穩(wěn)定，工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。特別對(duì)高強(qiáng)度螺栓熱處理，采用網(wǎng)帶爐使質(zhì)量有了可靠保證。度螺栓熱處理，采用網(wǎng)帶爐使質(zhì)量有了可靠保證。 （2）碳勢(shì)控制技術(shù)的應(yīng)用碳勢(shì)控制技術(shù)在保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)）碳勢(shì)控制技術(shù)的應(yīng)用

11、碳勢(shì)控制技術(shù)在保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線(xiàn)上得到普遍應(yīng)用。采用碳勢(shì)控制技術(shù)使?fàn)t內(nèi)碳勢(shì)控制精線(xiàn)上得到普遍應(yīng)用。采用碳勢(shì)控制技術(shù)使?fàn)t內(nèi)碳勢(shì)控制精度可達(dá)到度可達(dá)到0.03%，保證了零件熱處理質(zhì)量。，保證了零件熱處理質(zhì)量。 （3）計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠按照工藝設(shè)定自動(dòng)完）計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠按照工藝設(shè)定自動(dòng)完成工件的生產(chǎn)全過(guò)程，記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝成工件的生產(chǎn)全過(guò)程，記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝參數(shù)，具有完善的故障診斷、顯示，安全警示及連鎖功能。參數(shù)，具有完善的故障診斷、顯示，安全警示及連鎖功能。（4）快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用快速淬火油的應(yīng)用保）快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用

12、快速淬火油的應(yīng)用保證了高強(qiáng)度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應(yīng)證了高強(qiáng)度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用解決了零件淬油不硬、淬水開(kāi)裂以及零件淬火變形的質(zhì)用解決了零件淬油不硬、淬水開(kāi)裂以及零件淬火變形的質(zhì)量問(wèn)題。量問(wèn)題。 汽車(chē)零部件的熱處理第三節(jié)第三節(jié) 汽車(chē)零件的感應(yīng)熱處理汽車(chē)零件的感應(yīng)熱處理 目前，實(shí)施感應(yīng)淬火的汽車(chē)零件主要是傳遞動(dòng)力目前，實(shí)施感應(yīng)淬火的汽車(chē)零件主要是傳遞動(dòng)力轉(zhuǎn)矩的汽車(chē)軸類(lèi)零件，如曲軸、半軸、花鍵軸、轉(zhuǎn)矩的汽車(chē)軸類(lèi)零件，如曲軸、半軸、花鍵軸、傳動(dòng)軸、凸輪軸以及各種銷(xiāo)軸類(lèi)零件。傳動(dòng)軸、凸輪軸以及各種銷(xiāo)軸類(lèi)零件。 十幾年來(lái)，感應(yīng)電源也有了迅猛發(fā)展。現(xiàn)在，美、十幾年來(lái)

13、，感應(yīng)電源也有了迅猛發(fā)展?，F(xiàn)在，美、英、日、德、西班牙等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的全固英、日、德、西班牙等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的全固態(tài)晶體管電源已達(dá)幾十種，產(chǎn)品規(guī)格齊全，體積態(tài)晶體管電源已達(dá)幾十種，產(chǎn)品規(guī)格齊全，體積小，電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)小，電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)92%以上，功率頻率可以以上，功率頻率可以覆蓋整個(gè)感應(yīng)加熱的領(lǐng)域。感應(yīng)淬火機(jī)床正朝柔覆蓋整個(gè)感應(yīng)加熱的領(lǐng)域。感應(yīng)淬火機(jī)床正朝柔性化、自動(dòng)化、智能化控制方向發(fā)展。具有零件性化、自動(dòng)化、智能化控制方向發(fā)展。具有零件識(shí)別、能量控制、工藝參數(shù)顯示及故障診斷、顯識(shí)別、能量控制、工藝參數(shù)顯示及故障診斷、顯示、報(bào)警的感應(yīng)淬火裝置在生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。示、報(bào)警的感應(yīng)淬火

14、裝置在生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。 汽車(chē)零部件的熱處理第四節(jié)第四節(jié) 鍛造余熱熱處理鍛造余熱熱處理 大部分汽車(chē)結(jié)構(gòu)零件采用熱鍛成形工藝。大部分汽車(chē)結(jié)構(gòu)零件采用熱鍛成形工藝。 利用鍛造余熱實(shí)施毛坯的熱處理是節(jié)能的重要措施。如采利用鍛造余熱實(shí)施毛坯的熱處理是節(jié)能的重要措施。如采用鍛造余熱等溫退火、鍛造余熱淬火，可以獲得利于后續(xù)用鍛造余熱等溫退火、鍛造余熱淬火，可以獲得利于后續(xù)加工所需要的組織和硬度，省去了再次加熱熱處理能耗，加工所需要的組織和硬度，省去了再次加熱熱處理能耗，節(jié)能效果十分顯著。節(jié)能效果十分顯著。 利用鍛造余熱熱處理的零件有各類(lèi)齒輪毛坯、前軸、轉(zhuǎn)向利用鍛造余熱熱處理的零件有各類(lèi)齒輪毛坯、前軸、轉(zhuǎn)

15、向節(jié)、搖臂、花鍵軸、曲軸、連桿等。節(jié)、搖臂、花鍵軸、曲軸、連桿等。 對(duì)齒坯的余熱等溫退火，為了保證鍛造余熱熱處理的組織、對(duì)齒坯的余熱等溫退火，為了保證鍛造余熱熱處理的組織、硬度均勻性，需要嚴(yán)格控制終鍛溫度、中冷過(guò)程、等溫溫硬度均勻性，需要嚴(yán)格控制終鍛溫度、中冷過(guò)程、等溫溫度等。度等。 對(duì)余熱淬火的零件，為保證零件的強(qiáng)韌化性能，除了直接對(duì)余熱淬火的零件，為保證零件的強(qiáng)韌化性能，除了直接淬火工藝外，也可以采用預(yù)冷至淬火工藝外，也可以采用預(yù)冷至550650，完成珠光，完成珠光體轉(zhuǎn)變后，再次加熱至奧氏體化溫度的方法。主要目的是體轉(zhuǎn)變后，再次加熱至奧氏體化溫度的方法。主要目的是細(xì)化組織，獲得良好的強(qiáng)韌化

16、性能。細(xì)化組織，獲得良好的強(qiáng)韌化性能。汽車(chē)零部件的熱處理第五節(jié)第五節(jié) 免退火冷鐓鋼免退火冷鐓鋼和非調(diào)質(zhì)鋼和非調(diào)質(zhì)鋼 一般冷鐓鋼為了保證冷成形性能，材料需一般冷鐓鋼為了保證冷成形性能，材料需要預(yù)先進(jìn)行球化退火處理。所謂免退火冷要預(yù)先進(jìn)行球化退火處理。所謂免退火冷鐓鋼，鐓鋼，就是通過(guò)對(duì)冷鐓鋼化學(xué)成分的調(diào)整，就是通過(guò)對(duì)冷鐓鋼化學(xué)成分的調(diào)整，軋制過(guò)程中控制軋制和冷卻技術(shù)，使珠光軋制過(guò)程中控制軋制和冷卻技術(shù)，使珠光體部分球化、變態(tài)，減小冷成形過(guò)程中的體部分球化、變態(tài)，減小冷成形過(guò)程中的變形抗力，可以直接用于冷鐓成形變形抗力，可以直接用于冷鐓成形。由于。由于免去球化退火，既有顯著節(jié)能效果，又縮免去球化退火

17、，既有顯著節(jié)能效果，又縮短了生產(chǎn)周期，是節(jié)能經(jīng)濟(jì)型新材料。短了生產(chǎn)周期，是節(jié)能經(jīng)濟(jì)型新材料。汽車(chē)零部件的熱處理非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼 非調(diào)質(zhì)鋼由于鋼中加入了微量強(qiáng)碳（氮）化物形成元素非調(diào)質(zhì)鋼由于鋼中加入了微量強(qiáng)碳（氮）化物形成元素（V、Nb、Ti等），在鍛造及鍛后控冷過(guò)程中產(chǎn)生析出強(qiáng)等），在鍛造及鍛后控冷過(guò)程中產(chǎn)生析出強(qiáng)化及晶粒細(xì)化作用，其強(qiáng)韌化性能可以達(dá)到或接近調(diào)質(zhì)鋼化及晶粒細(xì)化作用，其強(qiáng)韌化性能可以達(dá)到或接近調(diào)質(zhì)鋼的水平，且省去了調(diào)質(zhì)熱處理工序，減少大量能耗并具有的水平，且省去了調(diào)質(zhì)熱處理工序，減少大量能耗并具有良好的加工性能，受到國(guó)內(nèi)外許多汽車(chē)廠(chǎng)家的重視。良好的加工性能，受到國(guó)內(nèi)外許多汽車(chē)廠(chǎng)家的重視。 德國(guó)奔馳、大眾汽車(chē)公司，瑞典德國(guó)奔馳、大眾汽車(chē)公司，瑞典Volvo汽車(chē)公司，英國(guó)汽車(chē)公司，英國(guó)Austin公司，美國(guó)公司，美國(guó)G.M、福特汽車(chē)公司，意大利菲亞特汽、福特汽車(chē)公司，意大利菲亞特汽車(chē)公司大量采用非調(diào)質(zhì)鋼制造車(chē)公司大量采用非調(diào)質(zhì)鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、前軸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、前軸等等重要零件。重要零件。 日本在非調(diào)質(zhì)鋼的研究及應(yīng)用方面更是走在世界的前面，日本在非調(diào)質(zhì)鋼的研究及應(yīng)用方面更是走在世界的前面，如日本三菱汽車(chē)公司的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)所采用的熱鍛