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1、‘蘑瓤蔗热处引!∀#∃%#汽车渗碳淬火齿轮的表面残余应力研究东风汽车有限公司刃量具厂&湖北十堰∋∋()(∗+刘建明朱小清,,摘要】研究了汽车齿轮生产中渗碳热处理过程中淬火冷却和回火状况以及磨削加工对汽车齿轮表面残余应力的影响。,,研究表明充分淬灭冷却有利于表面残余压应力的提高正确的磨削工艺不改变残余应力的分布,但过多的磨削热会在次表层产生高的拉应力。我国汽车齿轮,/生产近些年来发展很快但与发达国(磨削加工。家相比技术上仍有一定的差距许多汽车齿轮对表面残对于精度高的齿轮,在热处理后需要采用磨削加工,余
2、应力都有一定的要求国外在这方面进行了大量的研来解决热处理变形的问题,磨削作业会因两个方面的原,,究我国在这方3面不太重视尽管采用强力喷丸提高表因而改变齿轮表面的应力状况磨削热造成表面的发,面压应力技术在汽车行业已用于高负荷齿轮但对热处热和冷却液的急冷引人新的应力。磨削热过高时,会。,,理和磨削工艺对残余应力的影响缺乏足够的重视近年造成表面过回火回火马氏体组织进一步分解比体积一来,在与美国康明斯公司的合作中,美方对我厂提供的变小,表面产生拉伸残余应力。齿轮表层残余应力提出了严格要求,为此,我们进行了因此,
3、通常情况下,齿轮磨削加工时,不正确的磨。。一系列的试验和研究本文主要就热处理过程中的冷却削作业会在表面产生残余拉应力和回火状况,以及磨削工艺方面对齿轮表面残余压应力二、试验结果及分析的影。!啊进行了分析研究热处理过程对齿轮表面残余应力的影响、一影响齿轮表面残余应力的因素汽车齿轮渗碳后,表面含碳量高,马氏体开始转变温#,,#。,,通常度∀点低而心部母材含碳量低∀点高因此齿轮表面残余应力分为残余拉应力和残余压应力,∃情况下表面残余拉应力对齿轮性能是有害的,而表面残渗碳后淬火时一般从接近母材的马氏体开始转变温度∀
4、,,。余。点高的部分开始相变然后相变向齿轮中心和外表扩散压应力则对提高齿轮抗疲劳寿命十分有利渗碳淬火,,齿轮表面残余应力主要是在渗碳淬火过程中产生的,但当外表发生马氏体相变时由于产生体积膨胀最终便在。、。齿轮表面形成残余压应力材料工艺参数等因素都会有磨削加工过程对表面残余应力也有很大的影响齿轮表,而本文只对冷却和回火状况进行分析。面残余应力可以采用。影响采用康明斯−射线衍射仪来测定,。%#&系列发动机齿轮分∋组进行试验齿轮材料为./渗碳热处理,,()∗+∀−在密封箱式多用炉经.()℃渗碳后/渗碳层深为,,,
5、齿轮渗碳后表层由于碳原子的渗人碳含量高!011左右2,降温至吕书2℃均温,然后人印℃的分级油,而心部碳含量低这将导致齿轮淬火时表层和心部马氏,3)。中淬火冷却最后再经℃回火4)5第组齿轮渗碳。,1,体转变顺序不一致通常情况下心部由于0点高,6淬火后出炉不空冷立即回火第(组齿轮渗碳淬火冷至,,。首先发生马氏体转变体积膨胀此时表层仍为塑性较室温后回火6第∋组齿轮正常渗碳淬火后不进行回火最,2好的奥氏体状态产生塑性变形当齿轮进一步冷却至后,对上述∋组齿轮分别切取齿轮试样,对节圆部位进行1,,,,。表层的0点以下时
6、表层发生马氏体转变体积膨胀表层残余应力测试测试结果见图,,,,但由于心部已变成马氏体很难产生塑性变形因此从图可知齿轮渗碳淬火后未冷至室温/第0组2。、,最后在表层通常产生压缩残余应力材料的成分工艺的表面残余压应力为((4∀78而正常冷至室温的齿轮/第。,。参数的淬火介质对残余应力均有影响(组2表面残余压应力为∋94∀78明显比前者大这主要:);、第(、,热加工目!拓城嵘一3∀、%川热处理翻绷翩#是因为淬火时未冷至室温即回火的齿轮表面残余奥氏体量%&∀#∃八曰!门!%#较多,表面相变时体积膨胀较小
7、,因而表面残余压应力较芝食侧条似己。,,必须冷小因此汽车齿轮渗碳淬火后至室温后才能回一∗))一,以确保齿轮表面有较大的残余压应力。,∋))⋯⋯夔鉴季⋯火另外如果齿一5))(离表面深度∋(轮正常渗碳淬火后再进行一次深冷处理,则可促使部分残未磨削磨∗削!&!((,)去磨削&+(())磨∗削开裂余奥氏体进一步转变成马氏体从而得到更大的表面残余。压应力齿轮正常渗碳淬火后表面残余压应力为∋.104图#磨削工艺对残余应力的影响,。&第∗组+高于上述回火后的应力值回火过程中马氏体淬火冷却方式对汽车齿轮表面残余应力影响较
8、大,必须发生分解,析出碳化物,使马氏体的碳含量和正方度下降,确保齿轮淬火后完,否则将导致齿全冷至室温才能回火从而比体积也变小,最终导致表面残余压应力减小,但回轮表面残余压应力减小0渗碳淬火齿轮回火后,表面残火提高韧性和强度+余压应力有所下降,但会提高齿轮的综合力学性能。渗,,一−.,∗&&碳热处理后高的压应力在最表层正确的磨削工艺虽不改变应力的分布状况,但磨削深度直接影响到高的压应只侧婿似5芝∋门二二云才经冬手寻
