汽车变速箱齿轮的选材及热处理工艺分析
汽车齿轮的热处理工艺与质量控制
汽车齿轮的热处理工艺与质量控制汽车作为现代社会重要的交通工具，其性能和可靠性在很大程度上取决于各个零部件的质量。
而齿轮作为汽车传动系统中的关键部件，其质量更是至关重要。
其中，热处理工艺在汽车齿轮的制造过程中起着决定性的作用，它直接影响着齿轮的强度、硬度、耐磨性以及抗疲劳性能等。
同时，严格的质量控制措施也是确保齿轮质量稳定可靠的重要保障。
一、汽车齿轮的工作条件和性能要求汽车齿轮在工作过程中承受着巨大的载荷和复杂的应力。
它们需要在高速旋转的情况下传递动力，并且要在不同的工况下保持稳定的性能。
因此，汽车齿轮通常需要具备以下性能要求：1、高强度和高韧性：以承受弯曲、接触和冲击等多种应力，防止齿轮在工作过程中发生断裂或变形。
2、高硬度和耐磨性：减少齿面的磨损，延长齿轮的使用寿命。
3、良好的抗疲劳性能：能够经受长时间的循环载荷作用而不出现疲劳裂纹。
4、良好的齿面精度和表面质量：保证齿轮的传动平稳性和低噪声。
二、汽车齿轮常用的热处理工艺1、渗碳淬火渗碳淬火是汽车齿轮制造中应用最广泛的热处理工艺之一。
它是将齿轮放入含有碳源的介质中，在高温下使碳原子渗入齿轮表面，然后进行淬火处理，以获得高硬度、高耐磨性的表面和良好韧性的心部。
渗碳淬火后的齿轮表面硬度可达 58-62HRC，心部硬度则在 30-45HRC之间。
渗碳工艺通常可分为气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳。
气体渗碳由于其可控性好、渗碳质量高而被广泛应用。
在渗碳过程中，渗碳温度、渗碳时间、碳势等参数的控制至关重要。
渗碳温度一般在 900-950℃之间，渗碳时间则根据齿轮的尺寸和要求的渗碳层深度来确定。
淬火工艺则通常采用油淬或水淬。
油淬可以减少齿轮的变形，但淬火硬度相对较低；水淬则可以获得更高的硬度，但变形较大。
因此，在实际生产中需要根据齿轮的具体情况选择合适的淬火介质。
2、感应淬火感应淬火是利用电磁感应原理，在齿轮表面产生涡流，从而迅速加热齿轮表面，然后进行淬火处理。
汽车变速箱齿轮的选材及热处理工艺分析
汽车变速箱齿轮的选材及热处理工艺分析汽车变速箱齿轮的选材及热处理工艺分析内容提要:本文以汽车变速箱齿轮为例，详细论述了其材料选择的具体思路及其热处理工艺的制定、分析和工序的安排，论证了汽车变速箱齿轮材料的选择及热处理工艺对产品的质量和使用寿命的影响。
关键词:变速箱齿轮材料热处理工艺分析在汽车制造过程中，除了一些标准件外，其他零部件都涉及材料的选择及热处理工艺的制定、分析和工序的安排。
合理选择零件的材料及正确安排零件的热处理工艺将直接关系到产品的质量和使用寿命。
本文以汽车变速箱齿轮为例，论述了其选材及热处理工艺的制定过程与思路，与大家探讨。
一、变速箱齿轮的材料选择:1、选材的原则:零件材料的选择应根据零件的使用性能要求及加工工艺性能、经济成本要求进行选择:1)、使用性能要求:使用性能是指零件在正常使用状态下，材料应具备的性能，是保证零件工作安全可靠、经久耐用的必要条件。
零件在选材时，首先要根据零件的工作条件和失效形式，正确判断所要求的使用性能，再根据主要的使用性能指标来选择合适的材料。
变速箱齿轮位于汽车传动部分，用于传递扭矩与动力、调整速度的作用。
其工作条件、失效形式及要求的力学性能如下表:零件名称工作条件常见失效形式要求的力学性能变速箱齿轮A、由于传递扭矩，齿根要承受较大的弯曲应力和交变应力;B、由于变速箱齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的磨擦力;C、由于工作时不断换档，轮齿之间经常要承受换档造成的冲击与碰撞。
A、当齿轮所受弯曲应力过大时，可能发生齿根折断;B、轮齿在交变应力的作用下，长时间工作可能发生疲劳断裂;C、齿面在强磨擦作用下可能发生磨损和点蚀现象。
D、齿轮心部韧性过低时，在冲击作用下可能发生断裂。
A、表面高硬度、高耐磨性:齿面硬度58-64HRC，心部硬度30-45HRC;B、齿面高的接触疲劳强度;C、齿根高的弯曲强度(σb>1000Mpa);D、心部较高强度、高韧性(a k>60J/cm 2)。
齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析
齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析介绍了齿轮常用材料及典型齿轮的热处理工艺，结合常用齿轮材料的性能特点，总结了齿轮材料选用原则及热处理工艺与提高其承载能力以及延长使用寿命之间的关系，旨在通过理论来指导实践。
标签：齿轮材料；热处理；性能；承载能力引言齿轮作为传动系统中应用非常广泛的零件，在工作时，所受应力往往是非常复杂的，一是需要承受齿轮齿根部的循环往复的弯曲应力，二还要考虑接触应力以及齿面之间的相互接触所带来的不良影响，同时具有较强的摩擦齿面，齿轮啮合时，它会吸收一定量的冲击载荷。
齿轮使用过程应避免齿面磨损太多，甚至以断齿、疲劳点蚀形式失效。
合适的热处理工艺能提高齿轮的耐磨性、承载能力和使用寿命，热处理后的齿轮具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀），齿面具有较高的硬度和耐磨性，齿轮心部具有足够的强度和韧性[1]。
齿轮材料的选择以及相关的热处理工艺无论是对于齿轮的质量，又或者是齿轮的使用性能都会产生很大的影响。
比较常用的热处理工艺包括：表面淬火、碳氮共渗、渗碳、渗氮、回火、正火等。
而对于齿轮材料的选择，锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等都是非常理想的选择。
1 齿轮材料及热处理工艺1.1 锻钢根据齿面的软硬程度，钢制齿轮包括软齿面齿轮和硬齿面齿轮，它们之间的分界线是布氏硬度为350HBS的时候，大于350HBS为硬齿面，反之则是软齿面。
1.1.1 软齿面齿轮软尺面齿轮，工艺路线：锻造毛坯→正火→粗车→调质、精加工。
常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB等。
软齿面齿轮的特点：性能优良，齿面本身的硬度、强度都理想，齿心的韧性好；热处理后切齿精度可达8级；制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。
1.1.2 硬齿面齿轮（1）采用中碳钢时的加工工艺过程为：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。
常用材料：45、40Cr、40CrNi。
汽车变速箱齿轮钢的选择及热加工工艺设计.
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：汽车变速箱齿轮钢的选择及热加工工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料科学与工程班级：指导教师：职称：副教授2015年12月21日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书注：任务书由指导教师填写。
1 引言随着我国交通运输业的快速发展，汽车工业正面临着难得的发展机遇，特别是自80年代以来，国外先进车型及生产技术的引进，使我国的汽车制造水平得到了很大提高。
变速箱齿轮作为汽车的重要零部件，从材料选择到生产工艺都发生了巨大变化。
其中重型汽车齿轮由于模数差距大、承受负荷重、对材料和热处理工艺要求高，因而在国产化时需要从影响齿轮质量的几个因素认真地加以分析和探讨。
2 重型卡车变速箱齿轮的综合性能分析2.1 变速箱齿轮服役条件分析齿轮在汽车变速箱中起传递运动和动力的作用。
⑴齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。
两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。
因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。
在齿根部位受到很大的弯曲应力作用；⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；⑶在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。
因此，齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部抗冲击能力。
2.2 齿轮力学性能分析因齿轮形状复杂，且使用工况很复杂，所以随着齿轮加工制造技术的发展，硬齿面齿轮在国内及国际汽车行业被普遍使用。
这是由于汽车变速箱齿轮不仅要求强度高、韧性好、耐磨性高，而且要能保证在齿轮截面上获得足够的淬硬层，以保证齿轮的综合力学性能。
同时要求齿轮材料淬透性带宽较窄，在较缓慢的冷却速度下就可以获得所需组织，保证齿轮热处理后变形小。
3 重型卡车变速箱齿轮的加工工艺流程分析3.1 预备热处理通常20CrMTi选用正火或调质处理作为预备热处理，其目的是降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工；细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能，为以后的热处理作准备；消除锻造应力，防止变形和开裂，保证齿形合格。
汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析
编号：本科毕业论文论文题目：汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析系（院）：电子科学与工程系******学号：**********专业：汽车服务工程年级：0701指导教师：***职称：副教授完成日期：2011-5摘要本文通过分析采用传统热处理工艺的汽车齿轮容易出现的失效形式，对选取齿轮材料提出合理要求。
通过对常用齿轮材料的讨论，性能较好的20CrMo、20CrNi2Mo 和17CrNiMo6三种渗碳钢成为首选。
针对传统的热处理工艺中部分不符合技术发展要求的过程进行改进，其中对预备热处理中正火与等温退火的比较，证明等温退火工艺是合理的预备热处理方案。
同时在参考日本等国的高温渗碳技术、渗碳新技术及催渗技术的基础上，重点讨论了真空渗碳的优缺点及应用实例。
最后，给出了作者认为比较好的热处理工艺路线。
关键词：渗碳齿轮；热处理工艺；性能分析格式请严格按照新上传的模板修订，表格格式要求做成三线表（表4.3和4.4已经调好，其他能做成三线表的请做成三线表，个别表格做不成的按原格式），其余修改见文中标记。
改完后全文多通读几遍，不要再留下一些低级错误。
AbstractThis paper through analyzing the car with traditional heat treatment technology of the failure forms of gear is easy to appear in the selection of gear materials, put forward reasonable requirement. Through the discussion to commonly used gear material, performance is good 20CrMo, 20CrNi2Mo and 17CrNiMo6 three carburizing steels become preferred. In traditional heat treatment process part does not meet the technical requirements for the development process, including heat to prepare improvement of zhongzheng fire and the isothermal annealing, it is demonstrated that the isothermal annealing process is reasonable prepare heat treatment plan. In reference to Japan and other countries of the high temperature carburizing technology, carburizing new technologies and urge permeability technology foundation, mainly discussed the advantages and disadvantages of the vacuum carburizing.Keywords:carburized gear；Heat treatment process；Performance analysis目录1汽车齿轮及其失效形式 ------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1齿轮作用简述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 11.2齿轮的主要失效形式的讨论 --------------------------------------------------------------------------- 11.3齿轮应满足的性能要求 ---------------------------------------------------------------------------------- 21.4齿轮材料选取 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21.4.1齿轮类零件的选材 -------------------------------------------------------------------------------- 21.4.2汽车齿轮选材应满足的条件及需要考虑的因素 -------------------------------------- 3 2齿轮渗碳钢简介------------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.1渗碳钢的分类 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.2合金渗碳钢淬透性的讨论------------------------------------------------------------------------------- 42.3合金渗碳钢应具有的性能及常用热处理工艺 -------------------------------------------------- 5 3国内汽车齿轮用钢现状 ------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1通用齿轮用钢 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 73.2商用车齿轮用钢--------------------------------------------------------------------------------------------- 73.3对轮齿材料的讨论 ----------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.1传统汽车用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.2优质齿轮用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 9 4汽车齿轮材料的热处理工艺分析--------------------------------------------------------------------------- 104.1传统的汽车齿轮热处理工艺 ------------------------------------------------------------------------- 104.2对预处理工艺的改进讨论----------------------------------------------------------------------------- 104.2.1预备热处理综述----------------------------------------------------------------------------------- 104.2.2对通用齿轮的改进讨论 ----------------------------------------------------------------------- 114.2.3重载齿轮改进讨论 ------------------------------------------------------------------------------ 124.3渗碳淬火工艺的改进------------------------------------------------------------------------------------- 154.3.1日本等国公司对传统渗碳工艺的改进--------------------------------------------------- 154.3.2部分新的渗碳技术简述 ------------------------------------------------------------------------ 164.3.3 BH催渗技术简介 --------------------------------------------------------------------------------- 174.3.4对真空渗碳工艺的讨论 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.5真空高压气淬技术的发展-------------------------------------------------------------------- 21 5总结---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 221汽车齿轮及其失效形式1.1汽车齿轮作用简述汽车中的各种齿轮，主要用于传递动力和运动，并通过它们来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比[1]。
20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理工艺
20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理工艺一、学习目标知识目标：·熟悉感应加热表面淬火原理、特点及应用；·了解火焰表面淬火原理、特点及应用；·了解化学热处理过程；·掌握渗碳、渗氮和碳氮共渗原理、特点、常用方法及应用。
能力目标：·能根据零件的化学成分、性能要求和技术条件，合理选择表面淬火和化学热处理方法。
二、任务引入变速箱齿轮位于汽车传动部分，用于传递扭矩与动力、调整速度。
由于传递扭矩，齿根要承受较大的弯曲应力和交变应力；由于变速箱齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的磨擦力；由于工作时不断换档，轮齿之间经常要承受换档造成的冲击与碰撞。
这就要求齿轮表面有高硬度和高耐磨性；齿面有高的接触疲劳强度；心部有较高的强度和高韧性。
图2-25所示20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理技术要求如下：1.渗碳层表面含碳量为0.80~1.05％；2.渗碳层深度为0.80~1.3mm；3.淬火回火后齿面硬度为58~62HRC，心部硬度为33~48HRC。
图2-25 汽车变速箱齿轮简图三、相关知识在机械设备中，有许多零件（如齿轮、曲轴、活塞销等）是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的，这类零件表面需具有高硬度和高耐磨性，而心部需要足够的塑性和韧性。
为满足这类零件的性能要求，须进行表面热处理。
常用的表面热处理方法有表面淬火及化学热处理两种。
（一）钢的表面淬火表面淬火是通过快速加热，使钢件表层奥氏体化，然后迅速冷却，使表层形成一定深度的淬硬组织——马氏体，而心部仍保持原来塑性、韧度较好的组织的热处理工艺。
在钢的表面淬火法中，感应加热淬火应用最广。
1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，即图2-26所示装置中，感应器中通入一定频率的交流电，以产生交变磁场，于是工件内部就会产生频率相同、方向相反的感应电流（涡流）。
由于涡流的趋肤效应，使涡流在工件截面上的分布是不均匀的，表面电流密度大，心部电流密度小。
齿轮的金属材料与热处理分析工作计划
齿轮的金属材料与热处理分析工作计划齿轮是一种常用的机械传动元件，它能够通过齿轮的啮合传递动力和运动，广泛应用于机械设备、汽车、船舶等领域。
在齿轮的制造过程中，材料的选用和热处理工艺对齿轮的性能和使用寿命起着至关重要的作用。
本文将重点介绍齿轮制造中金属材料的选择和热处理分析工作计划，以期为相关领域的研究和开发提供一定的参考和借鉴。
1.金属材料的选择齿轮制造所选用的金属材料，直接影响着齿轮的硬度、强度、耐磨性和耐疲劳性能。
常用的齿轮材料包括碳素钢、合金钢、不锈钢、铜合金等多种金属材料。
在进行金属材料的选择时，需要考虑以下几个方面的因素：(1)负荷和转速：根据齿轮所受的负荷大小和工作转速，选择相应强度和硬度的金属材料，以确保齿轮在工作过程中不易变形和磨损。
(2)工作环境：考虑齿轮在不同工作环境下的耐腐蚀性能和耐磨性能，选择适合的不锈钢或合金材料。
(3)成本和加工性能：综合考虑材料的成本和加工性能，选择经济实用的金属材料。
2.热处理分析工作计划热处理是指对金属材料进行加热、保温和冷却等过程，以改变其组织和性能的工艺。
通过合理的热处理工艺可以提高齿轮的硬度、耐磨性和疲劳性能，延长齿轮的使用寿命。
热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等多种方法，具体工作计划如下：(1)退火工艺：对碳素钢和合金钢等金属材料进行加热至一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，以减少内部残余应力和提高韧性。
(2)正火工艺：对低碳合金钢进行较低温度的加热处理，获得适当硬度和机械性能。
(3)淬火工艺：对高碳合金钢进行加热至临界温度，然后迅速冷却，以获得高硬度和强度。
(4)回火工艺：对经过淬火处理的齿轮进行加热至一定温度，保温一定时间后冷却，以降低脆性和提高韧性。
3.检测和分析在热处理工艺中，需要对齿轮的硬度、强度、韧性、磨损和疲劳性能进行全面检测和分析。
具体工作计划如下：(1)硬度测试：利用洛氏硬度计或布氏硬度计对热处理后的齿轮进行硬度测试，以评估其表面硬度和深度硬化层的均匀性。
汽车变速器齿轮轴热处理优化分析
汽车变速器齿轮轴热处理优化分析汽车变速器是汽车传动系统中的组成部分。
在齿轮轴的加工工艺中，热处理是重要的环节，要合理采用材料和热处理方法，满足齿轮轴的加工技术要求。
标签：变速器；齿轮轴；热处理；优化分析1 工作条件分析汽车变速器是汽车传动系统中的组成部分，其依靠齿轮传动的方式实现动力传递。
在工作过程中齿轮轴与齿轮配合作高速旋转运动，齿轮轴接触较大的摩擦力、交变弯力矩和拉压载荷。
因此，要求齿轮轴具有良好的力学性能、耐磨性能、抗疲劳强度。
在齿轮轴的加工工艺中，热处理是重要的环节，要合理采用材料和热处理方法，满足齿轮轴的加工技术要求。
2 材料的选择选择汽车变速器齿轮轴材料时，要根据齿轮轴的工作条件来确定。
按照上文齿轮轴的工作条件分析，齿轮轴的选材适用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢。
其热处理采用渗碳（碳氮共渗）、淬火、低温回火，齿轮轴表面可获得58～63HRC的高硬度，因淬透性较高，齿轮心部有较高的强度和韧性。
这种齿轮轴的表面耐磨性、抗疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击能力都比表面淬火的齿轮轴高。
常用的合金渗碳钢有20CrMnTi、20Cr、18Cr2Ni4W。
其中20Cr具有较大的晶粒长大倾向，且所能承受的负荷不能太大，故不采用。
18Cr2Ni4W是高淬透性渗碳钢，具有良好的强韧性配合，缺口敏感小，但是切削工艺性差，合金元素含量高，成本较为昂贵，故也不采用。
20CrMnTi具有良好的综合力学性能，低温冲击韧度较高，晶粒长大倾向小，冷热加工性能均较好，价格也较为合理，所以选用20CrMnTi作为该齿轮轴的材料比较合理。
20CrMnTi成分（%）：C：碳在钢中形成固溶体，提高钢的强度；碳与钢中其他合金元素形成碳化物，提高钢的强度、耐磨性。
Mn：锰在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性；降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性；稍稍改善钢的低温韧性。
Si：硅强化铁素体，提高钢的强度和硬度；降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性；提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺分析
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
5种汽车变速箱齿轮材料在制造过程中的优劣性分析
5种汽车变速箱齿轮材料在制造过程中的优劣性分析李昆，陈宇（一汽-大众汽车有限公司传动器车间，长春130011）1汽车齿轮常用材料介绍汽车变速箱齿轮材料不仅要有良好的强度、韧性、耐磨性，而且还要求变形小、加工精度高。
在齿轮的热处理加工工艺中，除了一般的淬火、回火外，还采用渗碳淬火、氮化处理、高频淬火等多种表面硬化工艺。
对齿轮材料技术要求有：1）足够的芯部淬透性、表面硬度和深层，并确保齿轮渗碳淬火时渗碳层和芯部不出现过冷奥氏体分解物；2）齿轮渗碳淬火后尺寸变形小且均匀，便于后续的精加工[1]。
汽车齿轮常用的国产材料有20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、25CrMnS4等[2]，本文对比了以上4种国产材料及德国进口材料（型号TL4521）在相同制造工艺下（机械加工工艺及热处理工艺完全相同）所表现出来的材料优劣性。
2汽车齿轮制造过程的评价参数介绍齿轮的设计参数有齿数、模数、压力角、齿顶高系数和螺旋角等；齿轮制造过程中的评价参数有跨棒距M DK、径跳F R和齿轮精密测量报告等，表1所示为汽车变速箱齿轮零件在制造过程的评价参数。
齿轮的精密测量报告主要评价齿轮齿面修形误差（实际形状与设计的非理论渐开线齿形之间的偏差）及分度误差（周节误差）[3]，齿面修形误差包括齿形角偏差、齿形形状误差、齿形鼓形量、齿向角偏差、齿向形状误差和齿向鼓形量等，分度误差包括单个周节误差、周节累计误差等，这些参数决定了齿轮的加工精度等级，影响了变速箱的振动和噪声。
3实验设计3.1评价指标选择为了对比上述的5种材料在汽车变速箱齿轮加工制造过程中所体现的性能好坏，本文选取了表2所示的关键指标作为评价指标，表中的尺寸全部为齿轮零件生产制造过程中的核心尺寸。
评价尺寸的选择并不是越多越好，最好用少而精的尺寸来准确反映零件的整体性能。
3.2评分原则的确定为了系统地评价上述5种材料在齿轮加工制造过程中所体现的性能好坏，对尺寸变形的大小（波动及变形摘要：对比了5种不同的金属材料，针对热处理指标、尺寸变形和生产平顺性选择合适的评价指标，在相同的制造工艺前提下（机械加工工艺及热处理工艺完全相同）进行实验，分析了5种汽车变速箱齿轮材料在生产制造过程中表现出的优劣性，为汽车变速箱材料选型提供了依据。
汽车变速器齿轮轴热处理优化分析
汽车变速器齿轮轴热处理优化分析热处理是指将具有可塑性的材料加热至一定温度，再急冷或慢冷至室温以下，使材料组织和性能发生改变的一种工艺。
在汽车制造中，热处理是非常重要的，它可以提高零件的硬度、强度和耐磨性，从而提高汽车的整体性能及使用寿命。
本文旨在探讨汽车变速器齿轮轴的热处理优化分析方法。
热处理的种类主要包括退火、正火、淬火、回火和表面强化等。
对于汽车变速器齿轮轴这样的重要部件，一般采用淬火-回火工艺。
淬火可以使钢件快速冷却，使其组织更加致密，硬度和强度得到提高；而回火可以消除淬火时产生的残余应力和脆性，使钢件的塑性、韧性恢复正常，从而达到硬度和韧性的平衡状态。
在确定淬火-回火工艺参数时，需要分析材料的化学成分、组织结构及形状尺寸等因素，并选定适当的加热温度、保温时间和冷却介质等参数。
以汽车变速器齿轮轴为例，其材料一般采用40Cr钢，其化学成分为：C（0.37%-0.45%）、Si（0.17%-0.37%）、Mn（0.50%-0.80%）、Cr（0.80%-1.10%）、Ni≤0.30%、Cu≤0.30%、P≤0.035%、S≤0.035%。
在齿轮轴的淬火-回火工艺中，加热温度的选取主要考虑两个因素：一是要达到淬火的温度要求，通常400~640℃之间；二是要尽量减小变形和开裂风险，使加热温度与材料的热膨胀系数相匹配。
选定加热温度后，需要确定保温时间。
对于汽车变速器齿轮轴这样的重要零件，保温时间一般较长，一般为30~60min。
在保温时，应注意保证零件各部位温度均匀，避免局部过热或过冷，从而影响零件性能。
冷却介质的选用也是汽车变速器齿轮轴淬火-回火工艺中一个重要的因素。
常见的冷却介质有水、油、盐水等。
对于40Cr钢这样的合金钢，一般采用矿物油作为淬火介质，其冷却速度不宜过快，一般控制在3~5℃/s之间。
淬火后的齿轮轴应先经过自然冷却，待其表面温度降至室温以下时，再进行回火处理。
回火的过程也需要合理地控制温度和时间参数。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺总结
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺汽车齿轮是汽车传动系统中的重要组成部分，其质量直接影响汽车的性能和寿命。
因此，汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺是汽车制造中的重要问题。
首先，汽车齿轮材料的选择应考虑以下几个方面：1.强度和硬度：汽车齿轮需要承受较大的载荷和磨损，因此需要具有较高的强度和硬度。
2.韧性：汽车齿轮在工作过程中需要承受冲击和振动，因此需要具有较好的韧性，以避免断裂和裂纹的产生。
3.耐磨性：汽车齿轮需要长时间工作，因此需要具有较好的耐磨性，以延长使用寿命。
4.加工性能：汽车齿轮需要经过精密加工，因此需要具有较好的加工性能，以保证加工精度和表面质量。
基于以上考虑，常用的汽车齿轮材料有以下几种：1.碳素钢：碳素钢具有较高的强度和硬度，但韧性较差，容易产生裂纹和断裂。
2.合金钢：合金钢具有较高的强度、硬度和韧性，但加工性能较差，需要采用先进的加工工艺。
3.铸铁：铸铁具有较好的耐磨性和韧性，但强度和硬度较低，适用于低速和中速齿轮。
4.不锈钢：不锈钢具有较好的耐腐蚀性和韧性，但强度和硬度较低，适用于低速和中速齿轮。
其次，汽车齿轮材料的热处理工艺也是影响其性能的重要因素。
常用的热处理工艺有以下几种：1.淬火：淬火可以提高齿轮的硬度和强度，但会降低韧性，容易产生裂纹和断裂。
2.回火：回火可以提高齿轮的韧性和耐磨性，但会降低硬度和强度。
3.正火：正火可以提高齿轮的强度和硬度，同时保持一定的韧性和耐磨性。
4.表面强化：表面强化可以提高齿轮的耐磨性和疲劳寿命，常用的方法有渗碳、氮化和喷涂等。
综上所述，汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺是汽车制造中的重要问题，需要综合考虑材料的强度、硬度、韧性、耐磨性和加工性能等因素，选择合适的材料和热处理工艺，以保证汽车齿轮的性能和寿命。
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺
经过适 当的热处理． 以提高承载能力和延长使用寿命
环保 ． 已成 为可行 的替代可控气氛的方法。低 压真空渗碳和高气淬技 油淬工艺相 比较 ． 具有下优势 ： 渗碳钢是制作 汽车齿轮 的主要材料 ． 其中渗碳钢包括碳 素渗碳 钢 术与传统的气 氛渗碳 、 （ １ ） 真空渗碳速度快 ， 减少零件在高温下的保 温时间 ． 有利于减少 和合 金渗碳 钢 碳素渗碳钢碳量一般都低， 介于 ０ ． １ － ０ ． ２ ５ ％之间， 属 于低 ２ ） 高压气淬 的淬火烈度 比油淬低 ， 在保证零件度的前提下 ， 碳钢 低 的含碳量可保证渗碳零件心部具有 足够 的韧性和塑性 碳 素 高温变。（ ３ ） 高压气淬不存在油淬过程 中的三个 渗碳 钢的淬透性低 ． 对大模数齿轮心部淬火得不到低碳马 氏体． 热处理 零件的冷却变形量也小许多 。（ 仅 对流传 导过程 ， 零件较易得到较高的硬度 。（ ４ ） 低压真空渗碳 后不能使碳钢渗碳零 件的心部获得明显的强化效果 。合金渗碳钢 ， 具 阶段 ， 可以避零件表面不 良组织 （ 如 内氧 化等） 出现 ， 有 良好的淬透性高， 零件心部可 以得到低碳 马氏体 ， 即热处理能使 合金 过程 中不存在氧原子 ， （ ５ ） 处理后 的零件表 面清洁度高 ， 无须后清洗和强 渗碳钢零件的心部获得较显著的强化效果 合金渗碳钢 中主要合金元 提高零件的用寿命。 降低了生产成本 。（ ６ ） 环保性好 ， 无火帘 ， 无Ｓ ０ ２ 、 Ｃ Ｏ的排 素是 铬（ ＜ ２ ％） 、 镍（ ＜ ４ ． ５ ％） 、 锰（ ＜ ２ ％） 、 硼（ ＜ Ｏ ． ０ ０ ５ ％） 等， 钢 中硼的 最佳 含量 力抛丸工序 ．
由于汽车行驶状况随路况随机变化因而汽车齿轮的工作状况很复杂齿轮的齿根部受交变弯曲应力齿面承受大接触应力并产生强烈的摩擦在换挡启动和啮合不良时齿轮还承受定的冲击载荷齿轮的主要失效形式是疲劳断齿疲劳点蚀以及齿面的过量磨损根据齿轮的受力情况和失效分析可知
齿轮的金属材料与热处理分析工作计划
齿轮的金属材料与热处理分析工作计划齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮通常由金属材料制成，并经过相应的热处理工艺以提高其硬度和耐磨性能。
本文将就齿轮的金属材料与热处理进行分析，并提出相关的工作计划。
一、金属材料分析1.1齿轮的金属材料选择原则齿轮在工作时承受着较大的载荷和摩擦，因此金属材料的选择至关重要。
一般来说，齿轮的金属材料应具有良好的强度、硬度和耐磨性能，以保证其在工作条件下不易损坏。
常用的齿轮金属材料包括碳钢、合金钢、铸铁等，每种材料都具有各自的特点和适用范围。
在选择金属材料时，需要考虑到齿轮的工作条件、传动比、使用环境等因素，以确定最适合的金属材料。
1.2齿轮金属材料性能分析不同的金属材料具有不同的物理和化学性能，在齿轮的工作过程中将表现出不同的特点。
碳钢具有良好的可加工性和强度，但硬度较低，容易在工作过程中产生磨损；合金钢具有较高的硬度和耐磨性能，适合用于高负荷和高速传动的齿轮；铸铁具有良好的减震和缓冲效果，适合用于低速和大型齿轮。
1.3齿轮金属材料的选择与优化在实际应用中，齿轮金属材料的选择需要综合考虑各种因素，并进行相应的优化。
通过分析不同金属材料的性能和特点，可以确定最适合的金属材料，并通过合理的工艺设计和优化，提高金属材料的利用率和性能，从而实现齿轮传动的高效、稳定和可靠运行。
二、热处理分析2.1齿轮热处理工艺分析热处理是提高金属材料硬度和耐磨性的重要方法，常用的热处理工艺包括淬火、渗碳、回火等。
淬火是通过快速冷却使金属材料获得高硬度和强度，适用于要求较高硬度和耐磨性的齿轮；渗碳是将碳元素diff出至金属表面产生高碳化合物层，提高表面硬度和耐磨性；回火是通过加热和保温使金属材料获得一定的强度和韧性，适用于要求韧性和抗冲击的齿轮。
2.2齿轮热处理工艺优化热处理工艺的优化对于提高齿轮的使用性能至关重要。
通过合理选择热处理工艺参数、优化工艺流程和控制热处理过程，可以使齿轮获得更高的硬度、更好的耐磨性和更长的使用寿命。
齿轮的金属材料与热处理分析工作计划
齿轮的金属材料与热处理分析工作计划齿轮是一种机械传动装置，常用于传递动力和转速。
齿轮通常由金属材料制成，而金属材料的性能和性质受到热处理的影响。
因此，对于齿轮的金属材料和热处理进行分析是非常重要的。
本文将对齿轮的金属材料和热处理进行分析，并提出相应的工作计划。
一、齿轮的金属材料分析1.1齿轮的金属材料选择齿轮通常由钢、铸铁、铜合金、铝合金等金属材料制成。
不同的金属材料具有不同的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等性能。
因此，选择适合的金属材料对于齿轮的使用寿命和性能至关重要。
1.2齿轮的金属材料性能测试对于齿轮的金属材料进行性能测试是非常重要的，以确保其符合设计要求。
常用的测试方法包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验、磨损试验等。
通过性能测试，可以了解齿轮材料的强度、硬度、耐磨性等性能。
1.3齿轮的金属材料优化根据性能测试的结果，可以对齿轮的金属材料进行优化。
比如通过调整材料成分、热处理工艺等方式，提高金属材料的性能，以满足齿轮的使用要求。
二、齿轮的热处理分析2.1齿轮的热处理工艺齿轮的热处理工艺对于其性能和性质具有重要影响。
常用的热处理工艺包括淬火、回火、表面强化等。
不同的热处理工艺可以改善齿轮的硬度、强度、韧性等性能。
2.2齿轮的热处理参数优化针对不同材料和要求，对齿轮的热处理参数进行优化是非常重要的。
比如对于淬火工艺，可以优化淬火温度、冷却介质、保温时间等参数，以提高齿轮的硬度和强度。
2.3齿轮的热处理效果评估进行热处理后，需要对齿轮的热处理效果进行评估。
常用的评估方法包括硬度测试、金相组织观察、拉伸试验等。
通过评估热处理效果，可以确定热处理工艺的适用性和效果。
三、工作计划3.1齿轮的金属材料分析工作计划（1）筛选常用的齿轮金属材料，并进行性能测试；（2）对金属材料进行优化，并制定金属材料选择标准；（3）建立金属材料性能数据库，为齿轮设计提供参考。
3.2齿轮的热处理分析工作计划（1）研究常用的齿轮热处理工艺，制定热处理工艺参数；（2）进行热处理工艺优化试验，并评估效果；（3）建立热处理工艺数据库，为齿轮生产和维护提供技术支持。
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺汽车齿轮作为汽车传动系统中的重要部件，其材料的选择和热处理工艺对于汽车性能的提升和使用寿命的延长起着关键作用。
本文将从材料选择和热处理工艺两个方面进行探讨。
材料选择是汽车齿轮设计的首要考虑因素之一。
齿轮材料需要具备较高的强度、硬度和耐磨性，以承受汽车传动系统中的高载荷和高速运动。
目前常用的齿轮材料主要包括合金钢、碳钢和铸铁等。
合金钢是一种优质的齿轮材料，具有较高的强度和硬度，能够承受较大的载荷和磨损。
同时，合金钢还具有较好的韧性和耐疲劳性能，能够在长期高速运动下保持稳定的使用性能。
然而，合金钢的制造成本较高，加工难度较大，需要经过精密的热处理工艺才能达到理想的性能。
碳钢是一种常用的齿轮材料，具有较高的强度和硬度，并且制造成本相对较低。
碳钢齿轮需要经过热处理工艺，以提高其硬度和耐磨性。
常用的热处理工艺包括淬火和回火。
淬火可以使碳钢齿轮获得较高的硬度，但韧性相对较差，容易产生脆性断裂。
回火可以提高碳钢齿轮的韧性和耐疲劳性能，但硬度相对降低。
因此，根据齿轮的具体工作条件和要求，选取合适的热处理工艺非常重要。
铸铁是一种经济实用的齿轮材料，广泛应用于汽车传动系统中。
铸铁齿轮具有良好的耐磨性和降噪性能，适用于低速和中速传动。
然而，铸铁齿轮的强度和韧性相对较低，容易产生断裂和疲劳损伤。
因此，在设计铸铁齿轮时，需要考虑到其工作条件和要求，合理选择材料和热处理工艺。
热处理工艺对齿轮材料的性能提升至关重要。
在热处理过程中，通过控制加热温度、保温时间和冷却速率等参数，使材料的组织结构发生变化，从而改善其机械性能和耐磨性。
常用的热处理工艺包括淬火、回火、表面渗碳和氮化等。
淬火是一种常用的热处理工艺，通过快速冷却使材料达到高硬度和高强度。
淬火后的材料具有较高的耐磨性和抗断裂能力，适用于高速传动。
然而，淬火过程中容易产生应力集中和变形问题，需要进行适当的回火处理以提高韧性。
回火是一种常用的热处理工艺，通过加热材料至适当温度并保温一段时间后，再进行适当冷却。
变速箱齿轮热处理工艺设计
变速箱齿轮热处理工艺设计
变速箱齿轮是汽车传动系统中重要的零部件之一，对其进行热处理工
艺设计可以提高其硬度和耐磨性，从而提高变速箱的传动效率和使用寿命。
以下是一个关于变速箱齿轮热处理工艺设计的简要介绍，包括热处理目标、工艺选择、工艺参数以及工艺控制。
1.热处理目标：
2.工艺选择：
3.工艺参数：
a.淬火：淬火温度、保温时间、淬火介质、冷却速度等参数需要根据
材料的类型和要求来确定。
一般采用水淬或油淬的方式进行。
b.回火：回火温度、保温时间和冷却方式等参数需要根据材料的类型
和要求来确定。
回火温度一般在250-400摄氏度之间。
4.工艺控制：
a.温度控制：在进行热处理过程中，需要严格控制炉温和零件温度的
均匀性和准确性。
可以使用热处理炉的温度控制系统来实现。
b.冷却控制：淬火时需要控制冷却介质的温度和速度，以确保齿轮的
硬度达到要求。
可以通过控制冷却介质的流量和温度来实现。
c.保温时间控制：淬火和回火的保温时间需要根据材料和要求进行确定，可以使用定时器或自动控制系统来控制保温时间。
d.试样测量：热处理前后需要对齿轮进行硬度测试和金相组织观察，
以确保工艺参数和结果符合要求。
总之，变速箱齿轮的热处理工艺设计需要根据材料的类型和要求来选择合适的工艺和参数，并通过严格的工艺控制来确保工艺效果的稳定性和可靠性。
这样可以提高齿轮的硬度和耐磨性，从而提高变速箱的传动效率和使用寿命。
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺
汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺一、引言汽车齿轮作为传动系统的核心部件之一，其性能对整个汽车的运行质量和寿命有着重要的影响。
齿轮的材料选择和热处理工艺对于其强度、硬度、耐磨性以及齿面质量等方面都有着关键作用。
本文将从材料的选择和热处理工艺两个方面，对汽车齿轮进行深入探讨。
二、汽车齿轮材料的选择2.1 材料要求汽车齿轮材料在选择时需要考虑以下要求： - 高强度：齿轮需要承受较大的载荷和冲击，因此材料需要具备较高的强度； - 耐磨性：齿轮在长时间摩擦中容易受到磨损，材料需要具备一定的耐磨性； - 高硬度：齿轮表面需要有足够的硬度，以提高齿面的使用寿命； - 良好的韧性：齿轮在受到冲击时需要具备良好的韧性，以避免断裂； - 低摩擦系数：材料需要具备较低的摩擦系数，以减少能量损失。
2.2 常用材料根据以上要求，目前常用的汽车齿轮材料主要包括以下几种：2.2.1 碳素钢碳素钢是最常见的齿轮材料之一，其具有良好的强度和耐磨性。
由于其制造成本较低，被广泛应用于中低档汽车的齿轮制造中。
2.2.2 低合金钢低合金钢相对于碳素钢来说，具有更好的强度和韧性，适用于中高档汽车的齿轮制造。
通过适当的热处理工艺，可以进一步提高其性能。
2.2.3 铸造钢铸造钢可以根据具体应用的要求，选择不同的成分和硬化方式。
其制造成本较高，但可以获得较高的硬度和强度，适用于高档车型。
2.2.4 渗碳钢渗碳钢是通过在碳含量较低的钢表面渗入碳元素，从而提高齿轮表面的硬度和耐磨性。
它在制造成本和性能之间取得了很好的平衡，适用于中档车型的齿轮制造。
三、汽车齿轮的热处理工艺3.1 热处理的目的热处理是通过对材料进行加热和冷却，改变其内部组织和性能的工艺。
对于汽车齿轮而言，热处理的目的主要包括以下几个方面： - 提高材料的硬度和强度； - 改善材料的韧性和抗疲劳性能； - 调整材料的组织结构，提高齿面的质量。
3.2 常用热处理工艺根据齿轮的材料和要求，常见的热处理工艺包括以下几种：3.2.1 淬火和回火淬火是将齿轮材料加热至临界温度后迅速冷却，使其获得高硬度和较好的强度。
汽车变速器齿轮材料选择及热处理工艺设计
汽车变速器齿轮材料选择及热处理工艺设
计
汽车变速器齿轮材料选择及热处理工艺设计
摘要：本文主要通过对变速器齿轮的工作环境、受力情况、失效形式进行分析，总结出齿轮使用时所要的性能要求；选择了两种较为合适的材料，但通过对其价格、加工工艺及最终性能等多方面进行比较后，确定了变速器齿轮的材料；运用一套完整的热处理工艺，设计出了符合国家标准要求的变速器齿轮。
关键词：齿轮；材料；热处理
目录
1齿轮的应用及发展前景• 2
1.1 齿轮的应用•2
1.2 齿轮轴的工作环境•2
1.3 齿轮的发展前景•3
1.4 齿轮的受力失效形式分析•4
1.5 齿轮的选材要求•5
2 齿轮的性能要求•5
2016-全新公文范文-全程指导写作–独家原创
3 齿轮的材料选择•6
3.1 材料合金元素作用分析•7
3.2 材料加工工艺分析•8
3.3 热处理工艺分析•9
3.4材料工艺的技术要求•10
3.5 材料的质量控制•11
3.6 材料的价格比较•11
3.7 材料的最终性能•12
3.8 材料的最终选择•12
4 20CrMnTi齿轮热处理工艺方案设计•13
4.1 齿轮选用的热处理设备•13
4.2 工艺路线•13
4.3 热处理工艺制定•13
4.4 预备热处理工艺•13
4.5 最终热处理工艺•15
5 20CrMnTi齿轮热处理工艺曲线图•18
6 热处理工艺卡片•19
7 热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响•20 结论••21
2016。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车变速箱齿轮的选材及热处理工艺分析汽车变速箱齿轮的选材及热处理工艺分
析
内容提要:本文以汽车变速箱齿轮为例，详细论述了其材料选择的具体思路及其热处理工艺的制定、分析和工序的安排，论证了汽车变速箱齿轮材料的选择及热处理工艺对产品的质量和使用寿命的影响。
关键词:变速箱齿轮材料热处理工艺分析
在汽车制造过程中，除了一些标准件外，其他零部件都涉及材料的选择及热处理工艺的制定、分析和工序的安排。
合理选择零件的材料及正确安排零件的热处理工艺将直接关系到产品的质量和使用寿命。
本文以汽车变速箱齿轮为例，论述了其选材及热处理工艺的制定过程与思路，与大家探讨。
一、变速箱齿轮的材料选择:
1、选材的原则:零件材料的选择应根据零件的使用性能要求及加工工艺性能、经济成本要求进行选择:
1)、使用性能要求:使用性能是指零件在正常使用状态下，材料应具备的性能，是保证零件工作安全可靠、经久耐用的必要条件。
零件在选材时，首先要根据零件的工作条件和失效形式，正确判断所要求的使用性能，再根据主要的使用性能指标来选择合适的材料。
变速箱齿轮位于汽车传动部分，用于传递扭矩与动力、调整速度的作用。
其工作条件、失效形式及要求的力学性能如下表:
零件
名称
工作条件常见失效形式要求的力学性能变速箱齿轮A、由于传递扭矩，齿根要承受较大的弯曲应力和交变应力;B、由于变速箱齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的磨擦力;C、由于工作时不断换档，轮齿之间经常要承受换档造成的冲击与碰撞。
A、当齿轮所受弯曲应力过大时，可能发生齿根折断;B、轮齿在交变应力的作用下，长时间工作可能发生疲劳断裂;C、齿面在强磨擦作用下可能发生磨损和点蚀现象。
D、齿轮心部韧性过低时，在冲击作用下可能发生断裂。
A、表面高硬度、高耐磨性:齿面硬度58-
64HRC，心部硬度30-45HRC;
B、齿面高的接触疲劳强度;
C、齿根高的弯曲强度(σb>1000Mpa);
D、心部较高强度、高韧性(a k>60J/cm 2)。
通过对变速箱齿轮的工作条件、失效形式的全面分析，并根据零件的几何尺寸、使用寿命要求，就能确定出零件应具有的主要力学性能指标。
2)、加工工艺性能要求:
变速箱齿轮常用的加工工艺路线为:
下料?锻造?正火?粗、半精切削加工?渗碳?淬火、低温回火?喷丸处理?加工花键?磨端面?磨齿?最终检验
根据以上工艺要求，变速箱齿轮的工艺性能要求如下:
加工工艺类别目的性能要求材料要求锻造制成毛坯一定的高温塑性金相组织为固溶体的合金正火消除锻造应力，细化晶粒零件形状简单，尺寸较小。
切削加工加工成半成品既有较高的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性
中、低碳的结构钢渗碳增加表面C%C%<0。
25%的低碳合金钢淬火提高表面硬度和耐磨性
提高淬透性，控制与减少变形、开裂倾向
添加一定的合金元素如:Cr、Mn、Ti的合金结构钢等
3)、选材时还应充分考虑经济性:
在保证使用性能的前提下，应尽可能选用价格低、货源足、加工方便、总成本低的材料。
2、材料的选择:根据以上使用性能和加工工艺、加工成本的综合要求，可基本确定为低C%合金结构钢:即我们常用的合金渗碳钢。
从目前我国汽车制造厂常用的金属材料来看，汽车变速箱齿轮多采用20CrMnTi。
二、热处理工序位置及热处理工艺选择:
热处理是机械制造过程中的重要工序。
变速箱齿轮的热处理工序位置及热处理工艺选择、安排是否得当，对于零件的质量及切削加工性能起着至关重要的作用。
根据热处理的目的及工序位置不同，热处理分为预备热处理和最终热处理。
1.预备热处理的工序位置及热处理工艺选择:
为消除经过锻造的变速箱齿轮毛坯的内应力、细化晶粒、均匀组织，并改善切削加工性能，为淬火作好组织准备，一般在锻造之后、切削加工之前，可采用退火或正火作为预备热处理。
由于变速箱齿轮尺寸较小，且厚度较均匀，在正火、退火均可使用的前提下，为提高工作效率，宜选用正火作为预备热处理。
2.最终热处理的工序位置:
最终热处理包括各种淬火、回火、表面热处理等。
零件最终热处理之后，即可获得所需的力学性能:因零件硬度较高，除磨削加工之外不宜进行其他形式的切削加工，故最终热处理均安排在半精加工之后，磨削加工之前。
3.最终热处理工艺方法选择:
根据变速箱齿轮的工作条件及失效形式，对变速箱齿轮的技术条件要求如下: 齿轮根部σb>1000Mpa，a k>60J/cm 2;
齿面硬度58~64HRC，心部硬度30~42HRC。
根据以上技术条件，变速箱齿轮材料:20CrMnTi采用的最终热处理工艺为:先渗碳，使表面碳含量增加，心部仍维持低的含碳量，保持心部较高的强度和冲击韧性;渗碳之后进行淬火和低温回火，使轮齿表面硬度达到高硬度要求，
心部仍维持较低的硬度。
三、热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响:
正确分析和理解热处理性能指标，对保证零件的质量，满足使用性能的要求，延长零件的使用寿命，具有重大意义。
主要的热处理工艺性能指标及要求如下:
1、淬透性:
淬透性的波动范围直接影响到齿轮的产品质量。
淬透性过低，则制成的齿轮渗碳淬火后，心部硬度低于技术条件规定的数值，疲劳试验时，齿轮的疲劳寿命降低;若淬透性过高，则齿轮渗碳淬火后，内孔收缩量过大而影响齿轮装配。
由于淬透性对轮齿心部的硬度和畸变有重大影响，GB5216-85规定:用于制造齿轮的20CrMnTi的淬透性指标为:距水冷端9咖处的硬度为30~42HRC。
2、变形开裂倾向:
齿轮在淬火时因加热或冷却速度太快，加热或冷却不均匀都可能造成工件变形甚至开裂。
因此，设计齿轮时，在结构上应尽量避免尖角或厚薄断面的突然变化;淬火时，尽量选择冷却速度较慢的专用淬火油进行淬火。
通过以上手段来减少变形开裂倾向。
3、淬硬性:
淬硬性指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度。
淬硬性主要取决于钢中的含碳量。
含碳量越高，淬火后硬度越高。
变速箱齿轮通过渗碳使齿轮表面达到高含碳量，淬火后使齿轮表面达到:齿面硬度58~64HRC，才能满足齿轮表面高硬度、高耐磨的特性，保证齿轮齿面有足够
的使用寿命，不发生齿面点蚀和磨损。
影响热处理性能的因素还有钢的回火稳定性、过热敏感性、回火脆性和尺
寸稳定性等，只有正确处理以上各种因素对热处理的影响，才能保证变速箱齿轮的正常使用，进一步提高变速箱齿轮的质量和寿命。