汽車變速箱齒輪鋼選擇

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題 目： 汽車變速箱齒輪鋼的選擇及 熱加工工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在院(系)： 材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料科學(xué)與工程 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 副教授 2015年12月21日攀枝花學(xué)院教務(wù)處制攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目汽車變速箱齒輪鋼的選擇及熱加工工藝設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的使學(xué)生融會(huì)貫通機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、金屬熱處理、金屬力學(xué)性能、冶金概論、金屬材料成型工藝及設(shè)備、金屬材料學(xué)、金屬熱處理設(shè)備與車間設(shè)計(jì)、科技文獻(xiàn)檢索等課程理論知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生檢索科技文獻(xiàn)的能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原

2、始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）1、重型卡車變速箱齒輪的服役條件和力學(xué)性能要求分析。2、重型卡車變速箱齒輪的加工工藝流程分析。3、重型卡車變速箱齒輪用鋼的選擇及熱加工工藝設(shè)計(jì)。4、按學(xué)校及材料工程學(xué)院關(guān)于課程設(shè)計(jì)的相關(guān)要求提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。3、主要參考文獻(xiàn)1 陸興，劉世程，王德慶.熱處理工程基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20072 吳承建，陳國(guó)良，強(qiáng)文江.金屬材料學(xué)M.2版.北京：冶金工業(yè)出版社，20093 唐代明，王小紅，皮錦紅.金屬材料學(xué)M.成都：西南交通大學(xué)出版社，20144 孫智，倪宏昕，彭竹琴.現(xiàn)代鋼鐵材料及其工程應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20075 馬鳴圖.先進(jìn)汽車用鋼M.北京：化

3、學(xué)工業(yè)出版社，20084、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃第12天：布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)，下發(fā)本任務(wù)書(shū)，重型卡車變速箱齒輪的服役條件和力學(xué)性能要求分析。第34天：重型卡車變速箱齒輪的加工工藝流程分析。第57天：重型卡車變速箱齒輪用鋼的選擇及熱加工工藝設(shè)計(jì)，提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的提綱或初稿。第810天：修改、完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并提交。指導(dǎo)教師（簽字）日期201 年 月 日教研室意見(jiàn)：201 年 月 日課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱汽車變速箱齒輪鋼的選擇及熱加工工藝設(shè)計(jì)評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查

4、閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理

5、和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日1 引言齒輪鋼主要應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械及機(jī)械制造業(yè)的傳動(dòng)部件。高質(zhì)量的齒輪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，而且還要求

6、變形小、精度高和噪聲低。對(duì)于重載條件下的齒輪，一般選用硬齒面齒輪，齒輪鋼選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼。齒輪鋼品種繁多，世界各國(guó)都根據(jù)使用性能要求及本國(guó)的資源條件，建立各自的齒輪用鋼系列。如在美國(guó)，大模數(shù)重型汽車變速箱齒輪中，一般為含Ni較高的Ni-Cr-Mo鋼，如SAE4320H、SAE4620H鋼1。鉻系、鉻鉬系合金滲碳結(jié)構(gòu)鋼為日本汽車工業(yè)廣泛使用的鋼種。近年來(lái)，為了適應(yīng)大模數(shù)重型汽車變速箱強(qiáng)韌性高的要求，又發(fā)展出SNCM220、SNCM420等Ni含量較高的滲碳鋼。在德國(guó)，著名的變速箱制造公司ZF公司在Cr-Mn系滲碳鋼中添加強(qiáng)烈提高淬透性的微量硼，創(chuàng)建了ZF系列齒輪滲碳鋼，如ZFA鋼，

7、適用于大模數(shù)重型汽車變速箱齒輪。前蘇聯(lián)的變速箱齒輪中多使用Cr-Mn-Ti系列、Cr-Mn-Mo系列滲碳鋼，在大模數(shù)變速箱齒輪中也多使用Ni-Mo-Cr系列鋼種，以適應(yīng)重型汽車良好綜合機(jī)械性能的要求2-3。在我國(guó)，載貨汽車變速箱使用的齒輪材料，多年來(lái)主要沿用前蘇聯(lián)用鋼系列18XTr，如20CrMnTi鋼。這是我國(guó)50年代引進(jìn)的齒輪鋼種。該鋼種為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，滲碳淬火工藝性能好，全國(guó)許多鋼廠均能生產(chǎn)，價(jià)格較為便宜，市場(chǎng)使用量大。但化學(xué)成分波動(dòng)較大，淬透性范圍較寬，在齒輪加工生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)心部硬度控制難，熱處理變形規(guī)律不易掌握。2 變速箱齒輪性能要求分析2.1 變速箱齒輪服役條件齒輪工作時(shí)，通過(guò)

8、齒面的接觸來(lái)傳遞動(dòng)力，其主要承受載荷在齒輪齒頂上，齒輪的齒根部受到彎曲應(yīng)力的作用，其大小在500600MPa，其周期性變化的應(yīng)力使牙齒疲勞斷裂或脆性折斷；而齒面在工作中受到較大脈沖式的接觸應(yīng)力及摩擦力作用（接觸應(yīng)力是由兩個(gè)齒面的相互接觸而產(chǎn)生的）的作用，最高應(yīng)力達(dá)15002000MPa，而滲碳淬火硬度達(dá)到60HRC的許用接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力分別達(dá)1600MPa和500MPa。在傳遞動(dòng)力的過(guò)程中既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，加上外來(lái)硬質(zhì)點(diǎn)的磨損，因而會(huì)造成接觸疲勞麻點(diǎn)及深層的塊狀剝落。另外，在換擋過(guò)程中齒輪端部受到大的沖擊力，使齒端損壞。在卡車行駛過(guò)程中，還要受到變動(dòng)的載荷扭矩和沖擊作用。歸納起來(lái)，總共有三種

9、應(yīng)力的作用，即彎曲應(yīng)力、摩擦應(yīng)力和接觸應(yīng)力4。2.2 齒輪的失效形式齒輪的主要失效形式為斷齒、齒面磨損、疲勞斷裂及齒面蝕坑等，一般表現(xiàn)為以下方面：（1）斷齒：在工作過(guò)程中發(fā)生的脆性斷裂，大多數(shù)情況下是由彎曲疲勞造成的。而過(guò)載斷裂主要是沖擊載荷過(guò)大造成的；（2）齒輪齒面磨損：齒面磨損是齒面相互摩擦的結(jié)果，是齒輪的主要失效形式，齒輪的磨損種類主要有氧化磨損、冷咬合磨損、熱咬合磨損、磨粒磨損；（3）彎曲疲勞斷裂：主要從根部發(fā)生，是齒輪咬合在根部受到最大振幅的脈動(dòng)或交變的彎曲應(yīng)力的作用，造成齒部的斷裂；（4）齒面磨損斷裂：齒輪在工作過(guò)程中，由于齒面上的接觸應(yīng)力超過(guò)了材料本身的疲勞極限強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生接觸

10、疲勞斷裂；（5）齒面接觸疲勞破壞：在交變接觸應(yīng)力的作用下，齒面產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的產(chǎn)生造成點(diǎn)狀剝落，這也是齒輪失效的主要形式5。2.3 對(duì)重載齒輪的性能要求根據(jù)重載卡車變速箱齒輪的工作條件，應(yīng)滿足以下幾個(gè)基本要求：（1）齒輪表面層要有足夠的硬度和耐磨性，一般滲碳或碳氮共滲層深為（0.20.3）m（m為齒輪的模數(shù)），有效硬化層硬度為300450HV，齒面硬度為5663HRC4；（2）對(duì)于承受交變載荷和沖擊的齒輪，齒輪基體要有足夠的彎曲強(qiáng)度和韌性，一般心部硬度為3045HRC；（3）良好的工藝性能，易于切屑加工且熱處理性能好6；（4）高的原材料質(zhì)量，原材料材質(zhì)要純凈，斷面經(jīng)侵蝕后，不得有肉眼可見(jiàn)的

11、空隙、氣泡、裂紋、非金屬雜質(zhì)及白點(diǎn)等缺陷；（5）齒輪鋼材價(jià)格低廉、來(lái)源充足。3 變速箱齒輪加工工藝流程重型卡車變速箱齒輪加工工藝流程如圖1：剪切下料去應(yīng)力退火預(yù)備熱處理鍛造最終熱處理精加工圖1 齒輪加工工藝流程圖通常制作齒輪的毛坯材料要經(jīng)過(guò)鍛造，以消除鋼中的碳化物偏析，有利于得到合格的金相組織和性能，確保齒輪在復(fù)雜載荷條件下所需的強(qiáng)度和沖擊韌性。齒輪的預(yù)備熱處理是指對(duì)成行的齒坯進(jìn)行最常用的熱處理，一般為正火或退火處理。正火或退火一般是安排在鑄造或鍛造之后，即精加工前進(jìn)行，目的是獲得良好的切削加工性、消除齒輪鋼件鍛造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、細(xì)化晶粒和改善組織等，減小淬火時(shí)變形和開(kāi)裂的傾向。去應(yīng)力退火是

12、為了消除在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。除此之外，還可以提高工件尺寸穩(wěn)定性，防止工件的變形和開(kāi)裂。對(duì)齒輪進(jìn)行精加工后，尺寸達(dá)到了齒輪工件的要求。還需要對(duì)其進(jìn)行最終熱處理。最終熱處理的作用是通過(guò)滲碳、淬火、回火一系列工序使齒輪鋼件基體獲得所需的強(qiáng)度與韌性，并在保持工件心部良好韌性的同時(shí)，提高其表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。其中，對(duì)齒輪表面進(jìn)行滲氮還可以改善齒輪間抗咬合性及抗擦傷性7。4 鋼的選擇及熱加工工藝重型汽車要適應(yīng)各類復(fù)雜多變的路況，其變速箱齒輪必然受沖擊頻繁，其強(qiáng)度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等機(jī)械性能指標(biāo)均要求比普通汽車齒輪要高。因此重型汽車齒輪通常是采用合金滲碳鋼來(lái)制造，熱處理也以滲碳淬火

13、為主8。4.1 鋼的選擇4.1.1 選擇原則確定齒輪用鋼，主要根據(jù)齒輪的傳動(dòng)方式（開(kāi)式或閉式）、載荷性質(zhì)的大小（齒面接觸應(yīng)力與沖擊載荷等）、傳動(dòng)速度和精度要求等工作條件而定。同時(shí)還要考慮，依據(jù)齒輪模數(shù)和截面尺寸提出的鋼材淬透性的問(wèn)題。選用鋼材時(shí)，必須要注意以下兩點(diǎn)：（1）加工和熱處理要求，其中包括鋼的機(jī)械加工性能、鑄造性能、鍛造性能和熱處理性能，其中最為重要的是考慮鋼材的淬透性；（2）使用性能要求，包括疲勞強(qiáng)度、熱處理規(guī)范及其他性能指標(biāo)。4.1.2 選擇鋼種長(zhǎng)久以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車齒輪鋼一直沿用蘇聯(lián)的牌號(hào)，20CrMnTi鋼占據(jù)著汽車變速器齒輪鋼使用的主導(dǎo)地位。不僅品牌單一，而且鋼材成分波動(dòng)大，淬透

14、性帶寬，夾雜物多，造成齒輪熱處理變形大，壽命低。Ti的存在雖然可以降低MnS的有害作用，但在煉鋼過(guò)程中易于與N結(jié)合形成TiN，在齒輪發(fā)生應(yīng)變時(shí)，容易在TiN與基體的界面處產(chǎn)生位錯(cuò)塞積，形成大的應(yīng)力集中9。因此，本設(shè)計(jì)考慮用20CrMnMo鋼（見(jiàn)表1）作為重載汽車的變速箱齒輪。表1 20CrMnMo鋼的化學(xué)成分CSiMnSPCrNiCuMo含量（%）0.170.230.170.370.901.20允許殘余含量0.0035允許殘余含量0.00351.101.40允許殘余含量0.0030允許殘余含量0.00300.020.03為了使?jié)B碳層充分硬化、淬火后心部硬度足夠支撐表層承受的載荷，滲碳鋼中除C元

15、素之外，加入一些能改善和提高鋼的某些性能或特性的合金元素。如：鉻、鉬、錳等。鉻（Cr）是最常用的一種合金元素。它能提高鋼的淬透性并有二次硬化作用，當(dāng)其含量超過(guò)12%時(shí)，鋼可以具有良好的高溫性能及高溫強(qiáng)度。鉻在滲碳結(jié)構(gòu)鋼中主要作用是提高淬透性，使鋼在淬火回火后具有良好的綜合力學(xué)性能。在滲碳鋼中，鉻可以形成含鉻碳化物，從而提高齒輪表面耐磨性。鉬（Mo）在滲碳鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性，防止回火脆性，增加回火抗力，同時(shí)還能在滲碳層中降低碳化物在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀的傾向，減少滲碳層中殘余奧氏體，相對(duì)增加了表面層的耐磨性。錳（Mn）是良好的脫硫劑和脫氧劑。如果鋼中含有一定量錳，形成MnS，能消除或減弱由于

16、硫形成FeS，所引起的鋼的熱脆性，可以改善鋼的熱加工性能。錳和鐵可以形成固溶體，強(qiáng)化鐵素體和奧氏體，對(duì)細(xì)化晶粒也起一定作用。錳可以強(qiáng)烈提高鋼的淬透性。由于錳的資源豐富，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，錳有增加鋼晶粒粗化的傾向，若冶煉、澆鑄和鍛軋時(shí)冷卻不當(dāng)，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)9。綜合以上因素以及原料成本問(wèn)題，所以本設(shè)計(jì)選擇用20CrMnMo鋼作為重型卡車變速箱的齒輪鋼。4.2 鋼的熱處理工藝對(duì)于滲碳齒輪而言，通常最終的熱處理工序4為如圖2：中間檢驗(yàn)滲碳、淬火裝爐清理零件表面?；ㄦI孔回火清洗圖2 齒輪最終熱處理工序在以上工序中，滲碳與淬火是最為關(guān)鍵的一步。是得到符合重載卡車變速箱齒輪所需力學(xué)性能的關(guān)鍵工

17、藝。淬火使齒輪鋼件基體獲得所需的強(qiáng)度與韌性，滲碳可以使鋼在保證工件心部良好韌性的同時(shí)，提高其表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。其中，對(duì)齒輪表面進(jìn)行滲氮還可以改善齒輪抗咬合性及抗擦傷性需要注意的是，相對(duì)于低碳非合金鋼件，合金滲碳鋼滲碳后一般是直接淬火，這樣可以有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）滲碳后的預(yù)冷過(guò)程中，滲碳層中析出部分二次滲碳體，降低了滲碳層的碳濃度，可以減少淬火后的殘留奧氏體數(shù)量，同時(shí)減輕淬火形變的程度9；（2）因?yàn)闈B碳的溫度高于對(duì)20CrMnMo鋼淬火加熱的溫度，滲碳后直接淬火可以減小生產(chǎn)的能耗。不僅降低了成本，還符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在進(jìn)行滲碳淬火后，滲碳鋼通常還要進(jìn)行低溫回火，以獲得以回火馬氏體

18、為主的組織，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)生的微裂紋也大部分得到愈合。因此，低溫回火可以在很少降低硬度的同時(shí)使鋼的韌性明顯提高 7。使其能夠滿足重載卡車變速箱齒輪鋼基體的力學(xué)要求。在此工藝中，要注意在應(yīng)考慮鋼的淬透性、變形與開(kāi)裂的傾向等，在確保淬透、有效控制變形與避免開(kāi)裂的條件下，來(lái)選擇最佳的淬火冷卻介質(zhì)與淬火方式。4.2.1 預(yù)備熱處理工藝4.2.1.1 正火溫度選擇齒輪毛坯在1200加熱后進(jìn)行鍛造，然后進(jìn)行預(yù)備熱處理。這一過(guò)程可以消除因鑄造產(chǎn)生的缺陷，改善零件的切削加工性能，同時(shí)為后續(xù)滲碳淬火提供良好的組織，也能穩(wěn)定淬火變形規(guī)律。因此滲碳淬火齒輪的加工效率、內(nèi)在品質(zhì)高低及最終熱處理變形大

19、小，很大程度上決定于毛坯預(yù)備熱處理質(zhì)量好壞10。對(duì)于滲碳鋼，一般選用正火或回火作為預(yù)熱處理工藝，常見(jiàn)的齒輪毛坯預(yù)熱處理工藝4如表2所示：表2 典型齒輪毛坯的預(yù)處理工藝材料牌號(hào)正火工藝規(guī)范硬度（HBW）顯微組織20Cr正火900960空冷或風(fēng)冷156179均勻分布的片狀P+F20CrMo正火9201000（常用920970）156207粒狀或細(xì)片狀P+少量F20CrMnTi20SiMnVb20CrMnMo正火880940或回火65070017122920CrNi320720920Cr4Ni2Mo20Cr2Ni4A18Cr2Ni4WA4.2.1.2 正火冷卻方式選擇正火的冷卻方式為等溫正火。等溫正

20、火主要是通過(guò)采用控制冷卻速度的方法，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)將奧氏體冷卻到某一合適溫度，然后在該溫度下進(jìn)行等溫一段時(shí)間，使各毛坯及同一毛坯的各部位溫差縮小，并在保溫過(guò)程中基本達(dá)到同時(shí)向理想組織的轉(zhuǎn)變（見(jiàn)圖3）。因?yàn)閵W氏體組織轉(zhuǎn)變過(guò)程是在恒溫下進(jìn)行的，克服了普通正火過(guò)程中毛坯冷卻速度不易控制以及零件截面小、裝爐量大，齒坯冷卻過(guò)程不勻的現(xiàn)象，最終獲得組織均勻的正火齒坯11。圖3 等溫正火轉(zhuǎn)變?cè)碇贫ǖ恼鸸に嚽€如圖4所示：圖4 齒輪正火工藝曲線4.2.2 齒輪的滲碳淬火工藝4.2.2.1 滲碳工藝齒輪的滲碳淬火工藝是齒輪加工過(guò)程中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。齒輪最終獲得高的表面硬度、耐磨性，高的接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲疲勞

21、強(qiáng)度要靠滲碳淬火來(lái)實(shí)現(xiàn)。在表面滲碳過(guò)程中應(yīng)著重控制以下三點(diǎn)：（1）有效硬化層深度：有效硬化層深度是國(guó)際上通用的衡量滲碳淬火深度的指標(biāo)。齒輪滲碳淬火有效硬化層深度一般為齒輪模數(shù)的1520%。（2）表面碳濃度：表面碳濃度是影響齒輪強(qiáng)度性能的一個(gè)重要指標(biāo)。表面含碳量大于0.9%的齒輪，表面點(diǎn)蝕疲勞抗力較高，而含碳量低于0.9%時(shí)，可以改善齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度和抗沖擊能力。表面碳含量達(dá)到1.2%時(shí)，可以顯著提高齒輪表面耐磨性。當(dāng)然，表面含碳量的增加會(huì)使表面碳化物形態(tài)發(fā)生變化11。（3）滲碳層金相組織：滲碳層金相組織也是影響齒輪強(qiáng)度及性能的關(guān)鍵指標(biāo)。屬于硬脆相的碳化物，其存在的形態(tài)和數(shù)量多少、分布形式，影

22、響齒輪強(qiáng)度及韌性指標(biāo)。一般以細(xì)針狀馬氏體為主。在齒輪滲碳工藝中，有效硬化層深度與滲碳時(shí)間與滲碳溫度有關(guān)（見(jiàn)表3）。表3 在不同溫度下滲碳層深度和滲碳時(shí)間的關(guān)系滲碳時(shí)間/h滲碳層深度/mm87590092520.640.770.8940.841.061.2781.271.521.80121.561.852.21161.802.132.54202.002.392.84242.182.623.10302.462.953.48362.743.203.81滲碳劑選用氣體滲碳劑，包括煤油與甲醇，工藝曲線如5所示：4.2.2.2 淬火介質(zhì)、淬火冷卻規(guī)范對(duì)齒輪變形的影響淬火介質(zhì)的質(zhì)量、使用溫度對(duì)變形有較大影響

23、。淬火介質(zhì)的質(zhì)量影響零件淬火的穩(wěn)定性，合理的介質(zhì)使用溫度能減小熱應(yīng)力，從而達(dá)到減小變形的目的。介質(zhì)攪拌方式、介質(zhì)攪拌速度同樣影響零件變形，在滿足零件淬火性能的前提下，采用溫和的攪拌方式、較低的攪拌速度、較高的油溫是減小零件變形的合理措施，以達(dá)到穩(wěn)定零件變形的目的12。溫度/溫度/92015min30min120min240min時(shí)間/min低溫排氣階段，用較低碳勢(shì)，使用煤油180200滴；強(qiáng)滲階段，用強(qiáng)碳勢(shì)，使用煤油120180滴；擴(kuò)散階段，碳勢(shì)降到與表面相同，使用煤油4050滴；降溫預(yù)冷階段，使溫度降到淬火溫度，使用煤油2030滴。淬火階段圖5 20CrMnMo鋼的滲碳工藝曲線4.2.3 齒輪低溫回火工藝經(jīng)以上熱處理工序處理過(guò)的齒輪鋼件再經(jīng)過(guò)最后一步的低溫回火后獲得以回火馬氏體為主的組織，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)生的微裂紋也大部分得到愈合。因此，低溫回火可以在很少降低硬度的同時(shí)使鋼的韌性明顯提高。最終回火的溫度為200。4.3 熱處理工藝曲線綜上所訴，對(duì)于重載卡車使用的20CrMnMo鋼的熱處理工藝曲線如圖6