CN109825779A - 一种汽车变速器齿轮及热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车变速器齿轮及热处理方法，变速器齿轮的螺纹进行单独退火，本发明的汽车变速箱齿轮有提高防锈性能和磨削性能的同时，不降低齿轮的冲击韧性和疲劳强度；另外，可增加汽车变速箱齿轮的使用寿命，同时使其具有抗静电性、吸收隔热性和表面拒水性。

Description

一种汽车变速器齿轮及热处理方法

技术领域

本发明涉及齿轮加工领域，具体涉及一种汽车变速器齿轮齿轮及其热处理方法。

背景技术

变速器主要指的是汽车的变速器。它分为手动、自动两种，手动变速器主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速器是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。然而无论是手动变速器还是自动变速器都需要用到变速箱齿轮。

变速器齿轮经常在高转速、高负荷、转速和负荷不断交变的情况下工作。齿轮除了由于正常磨损外，还会由于润滑油品质、润滑条件不良、驾驶操作不当、维修时齿轮装配相互啃合位置不当等原因，均会造成齿轮冲击，轮齿啃合得不好以及起步抖动等，都会加速齿轮的磨损和损伤。齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性和耐磨性。

为了提供更高质量的汽车变速器，本发明在汽车变速器齿轮的组分构成以及组分含量均进行了大量的试验与测试，以及进一步完善了汽车变速器齿轮的锻造和热处理过程。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种汽车变速器齿轮，其特征在于，包含有以下质量百分比成分：

C：0.75-0.85％，

Cr：0.75-1.20％，

Cu：1.15-1.45％，

Au：0.05-0.10％，

Si：0.20-0.25％，

Mn：0.65-0.88％，

Zn：1.20-1.50％，

Ag：0.15-0.20％，

Ni：3.35-3.70％，

W：0.50-0.70％，

Mo：0.01-0.03％，

Nd：0.01-0.03％，

Ce：0.02-0.04％，

Eu：0.02-0.04％，

Ti：4.8-5.2％，

Als：0.020-0.030％；

另外含有：S≤0.004％，P≤0.008％，N≤0.007％；

以及：氧化镁：0.20-0.25％，滑石粉：0.20-0.30％；

余量为Fe。

上述汽车变速器齿轮，经下料为的坯料，加热至1100±50℃，保温3小时后；将前述坯料一次镦粗至300mm 高，一次拔长至290mm方，605mm长；再经二次镦粗至300mm 高，410mm方；二次拔长滚圆至直径595mm长；然后进模锻造。

以及，前述汽车变速器齿轮的热处理方法，对前述汽车变速器齿轮的螺纹进行单独退火，包括如下步骤，

S1，对前述螺纹部进行间歇性加热；

S2，冷却；

前述S1中具体包括如下步骤，

S11，以温度T1℃加热t1秒，其中760≤T1≤820，60≤t1≤120；

S12，停顿t2秒，所述20≤t2≤60；

S13，以温度T2℃加热t3秒，其中840≤T2≤880；30≤t3≤60；

S14，停顿t4秒，所述20≤t4≤60；

S15，以退火温度T3℃加热t5秒；

前述T1＜T2＜T3，前述加热时间t1，t3，t5均大于停顿时间 t2，t4，且前述加热时间t5最大。

优选地，采用超音频加热感应设备对前述汽车变速器齿轮的螺纹进行加热。

进一步地，前述汽车变速器齿轮的热处理工艺为：

1)加热：将汽车变速器齿轮加热至630-650℃，并保温30-50 分钟；

2)冷却：采用风冷以10-14℃/s的冷却速率将汽车变速器齿轮加速冷却至445-450℃后，再空冷至室温；

3)一次回火：将汽车变速器齿轮加热至540-560℃回火，40-50 分钟后，待温20-25秒，使汽车变速器齿轮温度均匀化，之后以 30-35℃/s的冷却速率加速冷却至430-440℃后，再空冷至室温；

4)二次回火：将汽车变速器齿轮加热至600-610℃回火，70-75 分钟后空冷至室温；

5)将经二次回火处理后的汽车变速器齿轮放入井式天然气加热炉内，对汽车变速器齿轮进行淬火加热处理，淬火保温温度为790℃±10℃，保温时间为1.5～2.5小时；汽车变速器齿轮淬火加热完成后快速放入水槽水冷40-45分钟，水冷过程中汽车变速器齿轮需要左右摆动，冷却槽水温控制在25～50℃。

本发明的技术效果：

(1)本发明的汽车变速器齿轮由于加入了Ni，Si，Ti，Ge，使得齿轮整体质量轻并且结构强度大，同时具有优良的耐腐蚀性能；

(2)本发明的汽车变速器齿轮由于经过了热处理，可控制该齿轮横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，并可使齿轮表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消部分工作应力，增加使用寿命；

(3)通过间歇性加热，汽车变速器齿轮螺纹进行单独退火，让螺纹外部的热量逐渐导入螺纹的内部，避免了温差过大而导致的细缝，通过温度逐渐递增的加热，让螺纹逐渐升温，受热均匀；

(4)本发明的汽车变速箱齿轮由于在热处理时通过两次回火，第一次回火能够够回转奥氏体在板条界或板条束界上形成，并在保温过程中进一步富集合金元素以提高稳定性；铁素体板条束在保温过程中则发生回复，同时铁素体中的有害元素也被排至回转奥氏体中，从而改善了基体性能；第二次回火能够在保证强度的前提下使回转奥氏体富集足够多的合金元素，使少网状碳化物，使组织更为均匀，能够保持结构稳构稳定，进一步增强接触疲劳强度和冲击韧性。

本发明在汽车变速器齿轮的组分构成以及组分含量均进行了大量的试验与测试，以及进一步完善了汽车变速器齿轮的锻造和热处理过程。变速器齿轮的螺纹进行单独退火，本发明的汽车变速箱齿轮有提高防锈性能和磨削性能的同时，不降低齿轮的冲击韧性和疲劳强度；另外，可增加汽车变速箱齿轮的使用寿命，同时使其具有抗静电性、吸收隔热性和表面拒水性。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用与限定本发明。

一种汽车变速器齿轮，其特征在于，包含有以下质量百分比成分：

C：0.75-0.85％，

Cr：0.75-1.20％，

Cu：1.15-1.45％，

Au：0.05-0.10％，

Si：0.20-0.25％，

Mn：0.65-0.88％，

Zn：1.20-1.50％，

Ag：0.15-0.20％，

Ni：3.35-3.70％，

W：0.50-0.70％，

Mo：0.01-0.03％，

Nd：0.01-0.03％，

Ce：0.02-0.04％，

Eu：0.02-0.04％，

Ti：4.8-5.2％，

Als：0.020-0.030％；

另外含有：S≤0.004％，P≤0.008％，N≤0.007％；

以及：氧化镁：0.20-0.25％，滑石粉：0.20-0.30％；

余量为Fe。

上述汽车变速器齿轮，经下料为的坯料，加热至1100±50℃，保温3小时后；将前述坯料一次镦粗至300mm 高，一次拔长至290mm方，605mm长；再经二次镦粗至300mm 高，410mm方；二次拔长滚圆至直径595mm长；然后进模锻造。

以及，上述变速器齿轮的热处理方法，对前述变速器齿轮的螺纹进行单独退火，包括如下步骤，

S1，对前述螺纹部进行间歇性加热；

S2，冷却；

前述S1中具体包括如下步骤，

S11，以温度T1℃加热t1秒，其中760≤T1≤820，60≤t1≤120；

S12，停顿t2秒，所述20≤t2≤60；

S13，以温度T2℃加热t3秒，其中840≤T2≤880；30≤t3≤60；

S14，停顿t4秒，所述20≤t4≤60；

S15，以退火温度T3℃加热t5秒；

前述T1＜T2＜T3，前述加热时间t1，t3，t5均大于停顿时间 t2，t4，且前述加热时间t5最大。

优选地，采用超音频加热感应设备对前述变速器齿轮的螺纹进行加热。

进一步地，前述变速器齿轮的热处理工艺为：

1)加热：将变速器齿轮加热至630-650℃，并保温30-50分钟；

2)冷却：采用风冷以10-14℃/s的冷却速率将变速器齿轮加速冷却至445-450℃后，再空冷至室温；

3)一次回火：将变速器齿轮加热至540-560℃回火，40-50分钟后，待温20-25秒，使变速器齿轮温度均匀化，之后以30-35℃ /s的冷却速率加速冷却至430-440℃后，再空冷至室温；

4)二次回火：将变速器齿轮加热至600-610℃回火，70-75分钟后空冷至室温；

5)将经二次回火处理后的变速器齿轮放入井式天然气加热炉内，对变速器齿轮进行淬火加热处理，淬火保温温度为790℃±10℃，保温时间为1.5～2.5小时；变速器齿轮淬火加热完成后快速放入水槽水冷40-45分钟，水冷过程中汽车变速箱齿轮需要左右摆动，冷却槽水温控制在25～50℃。

本发明的一种汽车变速器齿轮及热处理方法，

(1)汽车变速器齿轮由于加入了Ni，Si，Ti，Ge，使得齿轮整体质量轻并且结构强度大，同时具有优良的耐腐蚀性能；

(2)汽车变速器齿轮由于经过了热处理，可控制该齿轮横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，并可使齿轮表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消部分工作应力，增加使用寿命；

(3)通过间歇性加热，汽车变速器齿轮螺纹进行单独退火，让螺纹外部的热量逐渐导入螺纹的内部，避免了温差过大而导致的细缝，通过温度逐渐递增的加热，让螺纹逐渐升温，受热均匀；

(4)汽车变速箱齿轮由于在热处理时通过两次回火，第一次回火能够够回转奥氏体在板条界或板条束界上形成，并在保温过程中进一步富集合金元素以提高稳定性；铁素体板条束在保温过程中则发生回复，同时铁素体中的有害元素也被排至回转奥氏体中，从而改善了基体性能；第二次回火能够在保证强度的前提下使回转奥氏体富集足够多的合金元素，使少网状碳化物，使组织更为均匀，能够保持结构稳构稳定，进一步增强接触疲劳强度和冲击韧性。

本发明在汽车变速器齿轮的组分构成以及组分含量均进行了大量的试验与测试，以及进一步完善了汽车变速器齿轮的锻造和热处理过程。变速器齿轮的螺纹进行单独退火，本发明的汽车变速箱齿轮有提高防锈性能和磨削性能的同时，不降低齿轮的冲击韧性和疲劳强度；另外，可增加汽车变速箱齿轮的使用寿命，同时使其具有抗静电性、吸收隔热性和表面拒水性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车变速器齿轮，其特征在于，包含有以下质量百分比成分：

C：0.75-0.85％，

Cr：0.75-1.20％，

Cu：1.15-1.45％，

Au：0.05-0.10％，

Si：0.20-0.25％，

Mn：0.65-0.88％，

Zn：1.20-1.50％，

Ag：0.15-0.20％，

Ni：3.35-3.70％，

W：0.50-0.70％，

Mo：0.01-0.03％，

Nd：0.01-0.03％，

Ce：0.02-0.04％，

Eu：0.02-0.04％，

Ti：4.8-5.2％，

Als：0.020-0.030％；

另外含有：S≤0.004％，P≤0.008％，N≤0.007％；

以及：氧化镁：0.20-0.25％，滑石粉：0.20-0.30％；

余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种汽车变速器齿轮，其特征在于，所述汽车变速器齿轮经下料为330mm×550mm的坯料，加热至1100±50℃，保温3小时后；将所述坯料一次镦粗至300mm高，一次拔长至290mm方，605mm长；再经二次镦粗至300mm高，410mm方；二次拔长滚圆至直径330mm，595mm长；然后进模锻造。

3.一种根据权利要求1和2任一权利要求所述的汽车变速器齿轮的热处理方法，其特征在于：对所述汽车变速器齿轮的螺纹进行单独退火，包括如下步骤，

S1，对所述螺纹部进行间歇性加热；

S2，冷却；

所述S1中具体包括如下步骤，

S11，以温度T1℃加热t1秒，其中760≤T1≤820，60≤t1≤120；

S12，停顿t2秒，所述20≤t2≤60；

S13，以温度T2℃加热t3秒，其中840≤T2≤880；30≤t3≤60；

S14，停顿t4秒，所述20≤t4≤60；

S15，以退火温度T3℃加热t5秒；

所述T1＜T2＜T3，所述加热时间t1，t3，t5均大于停顿时间t2，t4，且所述加热时间t5最大。

4.根据权利要求3所述的一种汽车变速器齿轮的热处理方法，其特征在于：采用超音频加热感应设备对所述汽车变速器齿轮的螺纹进行加热。

5.一种根据权利要求1和2任一权利要求所述的汽车变速器齿轮的热处理方法，所述汽车变速器齿轮的热处理工艺为：

1)加热：将汽车变速器齿轮加热至630-650℃，并保温30-50分钟；

2)冷却：采用风冷以10-14℃/s的冷却速率将汽车变速器齿轮加速冷却至445-450℃后，再空冷至室温；

3)一次回火：将汽车变速器齿轮加热至540-560℃回火，40-50分钟后，待温20-25秒，使汽车变速器齿轮温度均匀化，之后以30-35℃/s的冷却速率加速冷却至430-440℃后，再空冷至室温；

4)二次回火：将汽车变速器齿轮加热至600-610℃回火，70-75分钟后空冷至室温；

5)将经二次回火处理后的汽车变速器齿轮放入井式天然气加热炉内，对汽车变速器齿轮进行淬火加热处理，淬火保温温度为790℃±10℃，保温时间为1.5～2.5小时；汽车变速器齿轮淬火加热完成后快速放入水槽水冷40-45分钟，水冷过程中汽车变速器齿轮需要左右摆动，冷却槽水温控制在25～50℃。