汽车变速箱齿轮渗碳变形研究.pdf

第31卷第1期
热处理技术与装备
2010年2月
RECHULI JISHU YU ZHUANGBEI
Fcb,2010
?工艺研究?
汽车变速箱齿轮渗碳变形研究
徐明达',刘晓晶2,潘强荣,逯允龙2
(1.齐齐哈尔高等师范专科学校,理工系,黑龙江齐齐哈尔161005;
2.哈尔滨理エ大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨15000
摘要:本文用井式渗碳炉,研究了20CrMm渗碳钢渗碳淬火的工艺参数,采用理化、量化测试手
段,研究了渗碳淬火工艺参教对20CrMn钢齿轮的微观组织、力学性能、显微硬度及残余应力的影
响,测量了残留奧氏体和渗碳浓度分布,确定了最佳的渗碳温度和保温时间等渗碳工艺参数,减低了
生产成本。
关键词:变速箱齿轮;渗碳;变形
中图分类号:TG156.8文献标识码:B文章编号:1673-4971(2010)01-(006-03
Research on Carburizing Distortion of Automobile
Transmission Gearbox Gear
XU Ming-da, LIU Xiao-jing, PAN Qiang-rong, IU Yun-long
(1. Physics Department; Qiqihar Normal College; Qiqihaer Heilongjiang 161005, China; 2. College of Materials
Science and Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin Heilongjiang 150040, China
Abstract: In this paper, process parameters of carburizing and quenching for 20CRMNTI carburizing steel
are studied by pit carburizing furnace, and their influence on microstructure, mechanical properties, mi
cro-hardness and residual stress is researched by physics and chemistry, quantity testing method
20CRMNTI steel gear. The residual austenite and the concentration distribution are measured, the best car
burizing temperature and holding time etc. carburizing process parameters are determined, so as to reduce
production costs
Key words: transmission gearbox gear; carburizing; distortion
为了满足我国交通运输快速发展的需要,近年延长,且满足了齿轮的现代化热处理的大批量生产
来,汽车齿轮的热处理技术也从50~60年代采用井需要。
式气体渗碳护发展到当前普遍采用计算机控制的连
汽车齿轮的寿命主要由两大指标考核,一是齿
续式气体渗碳自动线和箱式多用炉及自动生产线,轮的接触疲劳强度,二是齿轮的弯曲疲劳强度。前
包括低压(真空)渗碳技术、齿轮滲碳预氧化处理技者主要由滲碳淬火质量决定,后者主要由齿轮材料
术,齿轮淬火控制冷却技术、齿轮锻坯等温正火技术决定。本文通过对齿轮滲碳淬火后的变形情况做点
等。这些技术的釆用不仅使齿轮滲碳淬火畸变得到研究,从中找出变形原因,再提出相关的处理对策。
了有效控制、齿抡加工精度得到提高、使用寿命得到
收稿日期:2009-11-19
作者简介:徐明达(1978-),男,硕土,主要从事材料成型及质量控制技术研究。
联系电话:.0451-86392510;E-mail:hitlif(@]26.com
万方数据
第1期
徐明达等:汽车变速箱齿轮滲碳变形研究
实验材料及方案
时考虑到渗碳温度和渗碳介质活性、零件几何形状
本次实验使用20CrMn钢,化学成分如表1。设备及工艺特点的影响。实际的渗层深度,应根据
要求的深度加上渗碳后的磨削余量。渗碳时间与渗
表120 Crmnti钢化学成分(质量分数%
Table 1 Chemical composition of 20CRMNTI ateel(w %o
层厚度的关系可表示为:
钢号
C
Si
8=K
20crmnti 0.20
0.18
1.0
1.1
0.08
中,8为渗层厚度/mm,r为渗碳时间/h,K为常
这种钢是国内使用最普遍的渗碳钢,油淬临界
图1表示渗层厚度8与√的关系,K表示直线
直径为10~30mm,经渗碳热处理后具有耐磨的表的斜率,滲碳温度越高,其斜率也越大。
面与强韧的心部,并具有较高的低温冲击韧度。钢
在加热时过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,
渗碳后可以降温直接淬火,淬火变形小。此钢可与
20MnVB等钢互相替代。试验设备为气体渗碳炉、回
8=KT
火炉、数控车床等。
K
2淞碳工艺的确定
K√r
2.1渗碳过程
渗碳是机械制造工业中应用最广泛的一种表面
图!渗层厚度8与的关系
热处理工艺,是将钢制工件放在含碳介质中加热到
Fig, I The relationship between layer thickness 6 and/T
高温,以增加工件表层含碳量的化学热处理工艺
渗碳过程中包括分解、吸收和扩散三个基本过程。
当温度一定时,渗层深度与保温时间存在一定
2.2渗碳温度
的关系。当要求的滲层厚度越深,则渗碳保温时间
滲碳温度对渗碳过程及结果有如下几方面的影越长,通常采用渗碳过程中抽样检查的方法确定。
响
2.4渗碳深度
(1)影响渗碳速度,提高温度可显著加速扩散过
合适的渗碳层深度取决于零件的工作条件及心
程,加速渗碳速度,缩短滲碳时间;
部材料的强度。高碳渗层的强度高于低碳心部的强
(2)影响渗碳层的碳浓度,表层含碳量并非越高度。当零件受外力时,表面应力最大,并向心部逐渐
越好,一般控制在0.8%~1.1%之间比较理想;
减弱。零件渗碳层的深度,应能保证传递到心部的
(3)温度过高,容易引起钢的晶粒长大,降低韧应力小手心部的强度。因此,零件所受載荷相同时,
性,零件翘曲变形的可能性增加
心部强度较高的零件,渗层可相应浅一些。
(4)如果采用渗碳后直接淬火工艺,渗碳温度的2.5渗碳速度
升高容易导致渗层中残余奥氏体量增加及渗碳温度
渗碳速度的快慢直接影响生产成本,是评定渗
冷到淬火温度的时间相应延长
碳工艺好坏的指标之一。根据渗碳的数学模型,
综合考虑了以上各种影响后,多数选择900~20CrMn钢的渗碳速度表达式为:
950℃渗碳,以920~930℃用得最多(表2)。
S=-0.5248+0.5576√+0.4218Cp(2
表2临界温度和推荐渗碳溶火温度