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汽车齿轮热处理工艺的研究进展/陈　

晖等 93

汽车齿轮热处理工艺的研究进展3

陈　晖,周细应

(上海工程技术大学材料工程学院,上海201600)

摘要　　综述了汽车齿轮制造中热处理的主要工艺,重点介绍了预备热处理工艺、渗碳、碳氮共渗、渗氮和感应淬火工艺及其进展,简述了激光淬火、低压真空渗碳、稀土共渗等汽车热处理新工艺及应用现状,最后从高品质、低能耗、环保和智能化方面展望了汽车热处理工艺的发展方向。

关键词　　汽车齿轮　热处理　新工艺

ReviewandProgressofHeatTreatmentProcessforAutoGear

CHENHui,ZHOU(SchoolofMaterialEngineering,Shanghai201600)

Abstract　Themajorheattreatmentprocessinisreviewed.Theprocessesofpreheattreatment,carburizing,,andtheirdevelopmentareintroduced.Somenewheattreatmentareoutlined,suchaslaserquenching,lowpressurevacuumrareco2permeation.Finally,thedevelopmentofheattreatmentprocessforhigh2quality,lowenergyconsumption,environmentalprotectionandintelligent.

Keyw,heattreatment,newprocess

0　前言

齿轮是汽车传动系统中的重要部件,在传动系统中起着传递动力及改变速度和方向的作用。由于汽车齿轮的工作条件复杂,汽车工业生产中要求齿轮既具有优良的耐磨性又具备高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能。目前,我国汽车齿轮的质量与发达国家的同类产品相比仍有一定差距,主要表现为平均使用寿命短、单位产品能耗大、生产率低。要提高汽车齿轮的质量,除了选材合适之外,必须对热处理工艺进行优化,通过新工艺和新设备引进吸收和自主创新,实现齿轮热处理工艺朝着节能、环保、智能化方向发展,即努力实现低压真空渗碳、稀土催渗、双频感应加热淬火、激光淬火等新

[1,2]

工艺以及真空炉等新设备的应用。

众所周知,齿轮质量在很大程度上取决于齿轮材料及其热处理工艺,热处理是齿轮质量控制过程中的一个关键工序,齿轮的许多重要特性都要通过热处理来实现,热处理的质量直接影响齿轮的使用寿命。为了满足齿轮质量的要求,更快赶上国际热处理先进水平,进一步全面开展汽车齿轮热处理工艺的研究是非常必要的[3]。

等多道冷热加工工序,以获得较高的表面硬度和良好的心部韧性,使成品齿轮具有耐磨、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能。目前,国内汽车齿轮锻造毛坯预先热处理主要采用正火和等温退火,并呈现采用等温退火取代正火处理的趋势,而常用的热处理工艺主要有渗碳、碳氮共渗、渗氮以及感应淬火[4]。

1.1　预先热处理工艺

对汽车齿轮锻造毛坯进行预先热处理,主要是为了获得适宜的锻件表面硬度并为第二热处理作好金相组织准备。传统的预先热处理方法大多采用常规正火处理。该工艺设备简单、能耗少、工艺要求不高,因此应用较为广泛。随着对汽车齿轮质量要求的提高,特别是引进车型用钢材料的多样化,由于普通正火时钢的组织转变是在一定温度范围内进行,因此得到的组织不均匀;而且批量正火冷却时,锻坯往往成堆在空气中冷却或吹风冷却,其冷却速度易受其在堆中的位置及周围环境的影响,造成同批零件的硬度波动较大(156～207HB),同时又会增大渗碳淬火时的变形量,而对于淬透性较高的钢,甚至会产生贝氏体组织[5]。因此,国内逐步采用等温退火工艺进行预先热处理,通常等温温度在560～650℃范围内,以保证现代化大批量生产时,齿坯在预先热处理后能获得均匀的组织和硬度(160～180HB),这对于减少齿轮的渗碳淬火变形,降低运行时的噪音具有重要意义[6]。在国外,汽车齿轮锻坯普遍采用等温退火处理,而且对不同的材料规定了不同的等温退火工艺,如德国大众公

1　汽车齿轮热处理工艺概述

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→预先热处理→切削加工→渗碳淬火→精加工　3上海市重点学科建设项目资助(J51402)

　陈晖:男,1986年生,硕士生,主要从事材料加工工程的研究　周细应:通讯作者,男,1964年生,副教授,主要从事材料表面工程的研究　Tel:021267791198　E2mail:zhouxiying@smmail.cn