M1X主减速从动齿轮低压真空渗碳热处理工艺探讨.pdf

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1、第1期汽齿科技2014住M1X主减速从动齿轮低压真空渗碳热处理工艺探讨曾晓蕾摘要：主要针对M1X主减速从动齿轮采用低压真空渗碳、高压气体直接淬火热处理过程中，齿面金相组织控制、热处理变形及工艺优化进行了探讨，研究发现：根据铁．碳相图合理设置模拟程序参数；采用mini渗碳原理，根据模拟程序，合理设置强渗脉冲时间及零件表面积与渗碳介质流量之间的关系，可以实现齿轮表面组织有效控制，并达到设计目标；根据零件的形状特征，合理设计热处理料架实现了平面度的有效控制，满炉平面度在0．05mm以内达95％，且具有良好的重现性。1前言M1X变速器总成是一款由通用

2、欧宝公司开发的横置紧凑型六档手动变速器及AMT变速器，客户为SGM、SAIC、GME、GMIO。根据原设计要求，为了实现低成本材料、高的性能，主减速从动齿轮采用环保的低压真空渗碳、高压气体淬火技术进行热处理。该工艺相对于常规的可控气氛渗碳热处理有以下优势：①可以采用高温技术而不会产生有害表面物质；②在低压真空下进行渗碳，零件表面活性高，渗碳效率提高，工艺周期较常规的可控气氛渗碳热处理可以显著减小20％～50％；③零件处于真空状态下，不存在氧气氛，不会产生内氧化、表面非马组织、表面黑色组织等，同时零件不会产生表面合金元素贫化及其带来的表面淬透性

3、降低等问题，零件表面硬度、表面残余压应力水平将明显提高，进而明显降低零件的表面早期失效，提高零件的使用寿命；④低压真空渗碳与高压气体淬火技术相结合，可减小热理畸变，提高产品精度。本文主要探讨MIX主减速从动齿轮低压真空渗碳、高压气体淬火的热处理工艺设计与变形控制。2材料及热处理技术要求2．1材料牌号、化学成分及材料淬透性材料牌号及化学成分参见表1，材料淬透性参见表2。2．2M1X主减速从动齿轮热处理技术要求表面硬度：680～790HV10；心部硬度：360～460HV10；有效硬化层深：成品要求0．45～0．75mm(600HV1)，考虑磨齿

4、余量，热后要求0．6～0．85mm(600HV1)表1材料牌号及化学成分(熔炼分析，wt％)材料牌号CSiMnPSCrNiAlCuQS1927SOOI23～1．1O～

5、会导致齿角残余奥氏体超差，影响零件的使用寿命。由于真空渗碳条件下，脉冲渗碳无法实现碳势的检测和控制，只能通过试样简介测试，且根据经验模拟碳浓度一般比实际碳浓度低约0．07％～0．10％，因此在模拟工艺中一般设定碳浓度0．62％～0．66％，然后通过试样进行验证。实际在上述参数的设定过程中，将根据模拟后的脉冲参数，在以乙炔为渗碳介质的条件，以实现从第2个脉冲开始，强渗脉冲在45～55s范围内为目标，进行设定参数优化，从而实现程序指令的最优化。4．5低压真空渗碳过程渗碳介质的流量设定设定依据为处理零件的表面积，因此为了准确设定和控制渗碳介质的流量

6、，最好采用质量流量计。M1X主减速齿轮采用乙炔渗碳，计算乙炔流量的经验公式为：乙炔流量(NL／h)=1250+125*零件表面积零件数量／100000，一般情况下，实际乙炔流量值的确定，可以根据实际情况在计算结果上浮10％左右。MIX主减速齿轮表面积86763．982删n2，装炉量为64件／炉，根据经验公式计算乙炔流量=86763．982／106"64"125+1250=1944N1／h，实际工艺取2000N1／h，如图1示。4．6淬火工艺的确定SAGW根据自身的经验，采用改变淬火压力和时间的方式实现分级淬火，通过风扇搅拌的大小来控制冷却速度

7、，主要分为陕．慢．快”三个过程(原理如图5所示，淬火参数如表3所示)。第一步陕”是让工件表面避开TTT曲线鼻尖，不产生中间转变组织(贝氏体或珠光体)；第二步慢”是让工件表面和心部温度的温差尽量减小，在表面已完成马氏体转变的同时，控制心部马氏体的量(尽量转变成贝氏体)，减少淬火畸变；第三步陕”是让工件尽快冷却至室温，完成整个淬火过程。温度Ae3AelMs室温图5高压气体淬火热处理变形的原理示意图表3MIX主减速齿轮高压氮气淬火参数淬火时间风扇搅拌淬火压力15s50％9000mbar300s70％9000mbar105s70％7000mbar·3

8、2·汽齿科技2014焦4．7金相结果及讨论根据上述确定的关键参数，模拟出M1X主减速齿轮的渗碳节拍如图l所示，共11个强渗mini节拍，每个mini节拍持续约49～