汽车渗碳齿轮毛坯等温正火工艺的探讨

探讨了利用锻造余热对汽车渗碳齿轮毛坯进行等温正火和普通正火后对齿轮的组织、硬度及渗碳淬火变形等的影响,确定了锻造余热等温正火作为预先热处理的可行性和必要性.

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机械制造与研究

李佐锋 汽车渗碳齿轮毛坯等温正火工艺的探讨

汽车渗碳齿轮毛坯等温正火工艺的探讨李佐锋

(达州市职业技术学院机电工程系。四川达州 6 5 0 ) 30 0摘要：讨了利用锻造余热对汽车渗碳齿轮毛坯进行等温正火和普通正火后对齿轮的组织、探

硬度及渗碳淬火变形等的影响，确定了锻造余热等温正火作为预先热处理的可行性和必要性。 关键词：齿轮毛坯；造余热利用；锻等温正火；淬火；可行性；必要性中图分类号： 3 1; G16 4文献标识码：文章编号：6 15 7 (0 7 0—0 50 TH12 4 1 T 5 B 17—2 6 2 0 )40 4—3Ana y e f I o he m a r a i i g Pr c s o u o o l a l s so s t r lNo m lz n o e sf rA t m bie Ge rLIZ o fn u -e g

( eat n f ca i l l tc/ D zo oao a a dT cncl ol eDah u6 50, hn ) D pr met hnc—e r a, ahuV ct nl n eh i lg, zo 3 0 0 C i o me a ec i i aC e aAbta tAfe n lzst eif e c fa tmo i e n e e rru h whc sa o td t emeh d o tl ig t ersd a sr c: tra aye h n u n eo uo bl c me tdg a o g, ih i d p e h to fu izn h eiu l l e ifr ig h a o o ma i n n mt e ma o aiig, n i’ t u t r, a d e s a i o t n d r g c me t t n a d o g n e t f r n r l i g a d i h r ln r l n o t S s r c u e h r n s, nd d s ri u i e n a i n z m z t o n o q e c i g t e fa i it n e e st ft e wa fu i xn h e iu lf r ig h a ri t e ma o aii g a r— e t u n h n,h e s l ya d n c s i o h y o t i i g t e r d a o g n e t f m h r ln r l n s p eh a bi y l s o m zte t n r e

e mi e . r me ta ed tr n d a

Ke r s g a u h;u i z g t e r s u lfr ig h a;i t e ma o ma iig;q e c i g;fa i i t;n c s i y wo d: e rr g o t ii h ei a o g n e t s h r l r l n l n d o n z u n hn e sbl y e e st i y

0前言正火是汽车变速器齿轮锻造毛坯预先热处理的常用工艺。目的是为了获得均匀、接近理想平衡的组织 (铁素体+珠光体 )和合适的硬度范围( 6~10 HB, 10 9 ) W以提高切削加工性。但常规正火处理中，设备限制采用堆装堆受

2C Mn i的连续冷却转变 ( C曲线，同的冷却速 0r T钢 C T)不度相应得到不同的组织和硬度，且还可以看到，很大而在

的冷速范围内都会出现贝氏体组织，这种贝氏体形成温度稍高于上贝氏体，是在大块状铁素体中分布的贝氏体。由于贝氏体呈粒状，所以被称为“贝”这种组织较硬而韧，粒， 使切削性能恶化。从图 2可知，普通正火的组织转变是在

冷方式，会造成不同零件之间或同一零件不同部位的冷却速度及其组织、力和硬度的较大差别，应导致切削加工性能恶化和热处理变形，降低齿轮精度等级和影响齿轮的使用性能。由于齿轮毛坯在 8 0~9 0 5℃ 0℃停锻，坯在停毛p

锻后仍处于奥氏体状态，通过控制冷却有可能获得与正火相似的显微组织和硬度，即利用锻造余热代替正火加热，从而实现节能和提高生产效率。但毛坯在停锻后的奥氏廷

体晶粒比正常重新加热的显著粗大，这种粗大晶粒特性会在渗碳加热时发生组织遗传，使零件性能恶化；时停锻同后钢的奥氏体晶粒粗化和碳浓度不均匀， F+P转变滞使

后，冷却时容易获得贝氏体组织，致使切削加工性能变差。 本实验通过控制保温和冷却，等温处理完全可以避免上述情况出现，实现利用锻造余热进行等温正火工艺 (简称锻热等温正火 )。图 1 2 C Mn钢的 C T图 0 r Ti C

1实验 1 1普通正火后组织和性能 .汽车变速箱齿轮的材料选用 2 C Mn。钢料经 0 r Ti 9 0~110 6℃ 5℃加热锻造成坯， 8 0 -9 0于 5℃ 0℃停锻空冷到室温。此时显微组织为成分

不均的先共析铁素体和魏氏组织铁素体、珠光体及贝氏体，而且晶粒粗大 (~ 3 2

级)硬度较高(2~2 0 HB, 2 0 8 ) W。将空冷到室温的锻坯经 9 0±1℃加热保温 1 3℃ 0 h后空冷，其硬度为 ( 6~2 0 18 3 )HB, W硬度散差达 (0~6 ) B金相组织为粒状贝氏 3 2 H W,图 2等温正火示意图连续冷却的条件下完成，且不同零件和同一零件的不同位

体、铁素体和珠光体 (舯+F+P, B )晶粒度为 3~4级。显然难以满足锻造毛坯的组织与性能要求。分析：从图 1的Mah n BuMig g Auo a in, g2 0 3 (: 5~ 4 c ie i n tm t o Au 0 7, 6 4) 4 7

置处(如表面与心部 )的冷却条件不同，因而组织转变，硬 4 5