汽车零部件的热处理

•汽车齿轮钢材料技术标准 •一般要求淬透性带宽应控制在不大于7HRC •高级齿轮钢要求淬透性带宽应不大于4HRC。 •齿轮钢的纯净度一般要求[O]≤2×10－5， •高纯度齿轮钢要求[O]≤1.5×10－5， •晶粒度要求等于或细于6级。
汽车齿轮钢材料技术标准
淬透性带宽
– 一般要求淬透性带宽应控制在不大于7HRC – 高级齿轮钢要求淬透性带宽应不大于4HRC。
第三节 汽车零件的感应热处理
• 目前，实施感应淬火的汽车零件主要是传递动力 转矩的汽车轴类零件，如曲轴、半轴、花键轴、 传动轴、凸轮轴以及各种销轴类零件。 • 十几年来，感应电源也有了迅猛发展。现在，美、 英、日、德、西班牙等工业发达国家生产的全固 态晶体管电源已达几十种，产品规格齐全，体积 小，电能转换效率可达92%以上，功率频率可以 覆盖整个感应加热的领域。感应淬火机床正朝柔 性化、自动化、智能化控制方向发展。具有零件 识别、能量控制、工艺参数显示及故障诊断、显 示、报警的感应淬火装置在生产中得到普遍应用。
汽车连杆螺栓的热处理
• 服役条件
• 工艺流程
调质热处理技术的发展
（1）炉型由于辐射管加热和网带寿命的大幅度提高，国内标 准件行业网带炉得到普遍应用。网带炉具有炉内布料、加 热均匀，零件质量稳定，工作环境好等优点。特别对高强 度螺栓热处理，采用网带炉使质量有了可靠保证。 （2）碳势控制技术的应用碳势控制技术在保护气氛调质生产 线上得到普遍应用。采用碳势控制技术使炉内碳势控制精 度可达到±0.03%，保证了零件热处理质量。 （3）计算机技术的应用通过计算机能够按照工艺设定自动完 成工件的生产全过程，记录、保存工件生产中的各种工艺 参数，具有完善的故障诊断、显示，安全警示及连锁功能。 （4）快速淬火油和水基淬火介质的应用快速淬火油的应用保 证了高强度螺栓件的热处理内在质量。水基淬火介质的应 用解决了零件淬油不硬、淬水开裂以及零件淬火变形的质 量问题。
第四节 锻造余热热处理
• 大部分汽车结构零件采用热锻成形工艺。 • 利用锻造余热实施毛坯的热处理是节能的重要措施。如采 用锻造余热等温退火、锻造余热淬火，可以获得利于后续 加工所需要的组织和硬度，省去了再次加热热处理能耗， 节能效果十分显着。 • 利用锻造余热热处理的零件有各类齿轮毛坯、前轴、转向 节、摇臂、花键轴、曲轴、连杆等。 • 对齿坯的余热等温退火，为了保证锻造余热热处理的组织、 硬度均匀性，需要严格控制终锻温度、中冷过程、等温温 度等。 • 对余热淬火的零件，为保证零件的强韧化性能，除了直接 淬火工艺外，也可以采用预冷至550～650℃，完成珠光 体转变后，再次加热至奥氏体化温度的方法。主要目的是 细化组织，获得良好的强韧化性能。
计算机控制在渗碳处理中的应用
（1）工业计算机对炉温、碳势、自动线动作程序 的监控与数据自动采集。 （2）对自动线渗碳热处理工艺过程的自动跟踪与 监控，实现渗碳工艺仿真与优化和零件渗碳质量 的预测。 （3）对炉内温度、碳势和动作的实时显示及控制， 系统故障自动诊断、显示及报警。 （4）生产工艺全过程在线自动显示、记录、保存、 建档，建立可追踪的热处理质量管理系统。根据 需要可以查询数月或数年前的生产记录。
第五节 免退火冷镦钢 和非调质钢 • 一般冷镦钢为了保证冷成形性能，材料需 要预先进行球化退火处理。所谓免退火冷 镦钢，就是通过对冷镦钢化学成分的调整， 轧制过程中控制轧制和冷却技术，使珠光 体部分球化、变态，减小冷成形过程中的 变形抗力，可以直接用于冷镦成形。由于 免去球化退火，既有显着节能效果，又缩 短了生产周期，是节能经济型新材料。
合金渗碳钢渗碳后的热处理工艺（最终热处 理）： 采用这种工艺 渗碳后直接淬火，再低温回火。 的零件通常只 要求表面高硬 度和耐磨性， 而对基体性能 要求不高。 主要用于渗 碳后不容易过 热的钢种。
图3-4 20CrMnTi钢齿轮的热处理规范
3.1 合金渗碳钢
第二节 汽车零件调质热处理
• 汽车零件的调质热处理可分保护气氛调质热处理和一般调 质热处理。 • 保护气氛热处理能够保证零件在热处理过程中不会产生表 面氧化、脱碳等缺陷，确保零件的表面质量。 • 当调质处理后零件工作面需要后续加工时，采用一般热处 理。 根据零件的质量、大小，调质热处理装备有 • 网带炉 • 铸链炉 • 料盘（料筐）推杆式炉 • 托架炉 • 悬挂式连续炉。
真空（低压）渗碳技术
• 一般真空（低压）渗碳在小于2.7kPa的低压下进 行，渗碳温度在880～980℃。 • 为适应更高真空渗碳的需要，开发了在1000～ 1100℃高温渗碳能够保证组织细化的新型齿轮钢。 真空（低压）渗碳具有工艺时间大大缩短、 原料消耗极少、零件变形小、热处理质量好、零 件表面光洁、无污染的显着特点，是真正意义上 的清洁、绿色热处理。
纯净度
– 齿轮钢的一般要求[O]≤2×10－5， – 高纯度齿轮钢要求[O]≤1.5×10－5，
晶粒度
要求等于或细于6级。
渗碳热处理装备
• 箱式多用炉 • 单排、双排以及多排连续炉 • 真空（低压）渗碳高压气淬炉等。
传感技术和计算机技术在生产中的应用
对渗碳热处理工艺参数，如温度、时间、碳势、 淬火过程以及动作程序完全自动控制，甚至可 以根据零件的技术要求、材料牌号及特性等， 系统可以自动生成工艺，实现智能控制。国内 汽车零件渗碳热处理生产线的特点有：
非调质钢
• 非调质钢由于钢中加入了微量强碳（氮）化物形成元素 （V、Nb、Ti等），在锻造及锻后控冷过程中产生析出强 化及晶粒细化作用，其强韧化性能可以达到或接近调质钢 的水平，且省去了调质热处理工序，减少大量能耗并具有 良好的加工性能，受到国内外许多汽车厂家的重视。 • 德国奔驰、大众汽车公司，瑞典Volvo汽车公司，英国 Austin公司，美国G.M、福特汽车公司，意大利菲亚特汽 车公司大量采用非调质钢制造发动机曲轴、连杆、前轴等 重要零件。 • 日本在非调质钢的研究及应用方面更是走在世界的前面， 如日本三菱汽车公司的转向系统及传动系统所采用的热锻 件几乎全部采用了非调质钢，日产、五十菱汽车公司曲轴、 连杆几乎全部采用非调质钢制造。 • 十几年来，东风汽车公司采用非调质钢生产曲轴、连杆、 汽车前轴、转向节等零件，年用非调质钢数万吨，已累计 生产曲轴、连杆、前轴等汽车零件有数百万件，取得显着 的经济效益和社会效益。
以CA—10B载重汽车变速箱中间轴的三档齿轮 为例（齿轮材料为20CrMnTi）说明渗碳钢加工工 艺。其加工工艺流程为： • 下料--锻造--正火--机械加工齿形--渗碳（930(C）-预冷淬火（830(C）--低温回火（200(C）--磨削 精加工--装配
• 其中预备热处理--正火后的组织为F+S，目的是改善锻造组 织，并得到合适的硬度（HB170~210），以利于机械加工； • 齿轮最终热处理后得到的组织为： • 表面至心部M回+碳化物颗粒+Ar--M回+Ar，完全淬透时 心部组织为低碳M回+F，未淬透时则为F+S。
汽车零部件的热处理
第一节 汽车零件的渗碳热处理
• 渗碳热处理的主要目的是使零件获得良好 的抗疲劳性能和耐磨性，保证零件使用性 能的可靠性。
采用渗碳淬火强化的热处理零件有：
汽车驱动桥的差速器齿轮 变速器轴齿类零件 转向器轴齿件 发动机活塞销和齿轮零件等。
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我国汽车齿轮用钢有 Mn–Cr系列齿轮钢： 16MnCr5、20MnCr5、27MnCr5等； Cr–Mo系列齿轮钢: 22CrMoH （SCM420H）等； Cr–Mn–B系列齿轮钢: 20CrMnB（ZF7）、16CrMnB（ZF6）等； Cr–Ni–Mo系列齿轮钢: 20CrNiMo、22CrNiMo等和20CrMnTiH