汽车零部件的热处理

1、汽车零部件的热处理汽车零部件的热处理 第一节第一节 汽车零件的渗碳热处理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渗碳热处理的主要目的是使零件获得良好的的抗疲劳性能和耐磨性抗疲劳性能和耐磨性，保证零件使用性，保证零件使用性能的可靠性。能的可靠性。 采用渗碳淬火强化的热处理零件有采用渗碳淬火强化的热处理零件有：l汽车驱动桥的差速器齿轮汽车驱动桥的差速器齿轮l变速器轴齿类零件变速器轴齿类零件l转向器轴齿件转向器轴齿件l发动机活塞销和齿轮零件等发动机活塞销和齿轮零件等。 mncr系列齿轮钢：系列齿轮钢： 16mncr5、20mncr5、27mncr5等；等； crmo系列齿轮钢系列齿

2、轮钢: 22crmoh （scm420h）等；）等； crmnb系列齿轮钢系列齿轮钢: 20crmnb（zf7）、）、16crmnb（zf6）等；）等； crnimo系列齿轮钢系列齿轮钢: 20crnimo、22crnimo等和等和20crmntih我国汽车齿轮用钢有我国汽车齿轮用钢有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o2105，高纯度齿轮钢要求o1.5105，晶粒度要求等于或细于6级。汽车齿轮钢材料技术标准汽车齿轮钢材料技术标准l淬透性带宽淬透性带宽 一般要求淬透性带宽应控制在不大于一般要求淬透性带宽

3、应控制在不大于7hrc 高级齿轮钢要求淬透性带宽应不大于高级齿轮钢要求淬透性带宽应不大于4hrc。l纯净度纯净度 齿轮钢的一般要求齿轮钢的一般要求o2105， 高纯度齿轮钢要求高纯度齿轮钢要求o1.5105，l晶粒度晶粒度 要求等于或细于要求等于或细于6级。级。渗碳热处理装备渗碳热处理装备 箱式多用炉箱式多用炉 单排、双排以及多排连续炉单排、双排以及多排连续炉 真空（低压）渗碳高压气淬炉等。真空（低压）渗碳高压气淬炉等。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

4、处理生产线的特点有：传感技术和计算机技术在生产中的应用传感技术和计算机技术在生产中的应用计算机控制在渗碳处理中的应用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）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。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）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监控，实现渗碳工艺仿真与优化和零件渗碳质量的预测。的预测。 （3）对炉内温度、碳势和动作的实时显示及控制，）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。系统故障自动诊断、

5、显示及报警。 （4）生产工艺全过程在线自动显示、记录、保存、）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。需要可以查询数月或数年前的生产记录。真空（低压）渗碳技术真空（低压）渗碳技术 一般真空（低压）渗碳在小于一般真空（低压）渗碳在小于2.7kpa的低压下进的低压下进行，渗碳温度在行，渗碳温度在880980。 为适应更高真空渗碳的需要，开发了在为适应更高真空渗碳的需要，开发了在10001100高温渗碳能够保证组织细化的新型齿轮钢。高温渗碳能够保证组织细化的新型齿轮钢。 真空（低压

6、）渗碳具有工艺时间大大缩短、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，是真正意义上件表面光洁、无污染的显着特点，是真正意义上的的清洁、绿色热处理清洁、绿色热处理。 以ca10b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： 下料下料-锻造锻造-正火正火-机械加工齿形机械加工齿形-渗碳（渗碳（930(c）-预冷淬火（预冷淬火（830(c）-低温回火（低温回火（200(c）-磨削磨削精加工精加工-装配装配 其中预备热处理其中预备热处理

7、- -正火后的组织为正火后的组织为f+sf+s，目的是改善锻造组，目的是改善锻造组织，并得到合适的硬度（织，并得到合适的硬度（hb170210hb170210），以利于机械加工；），以利于机械加工； 齿轮最终热处理后得到的组织为：齿轮最终热处理后得到的组织为： 表面至心部表面至心部mm回回+ +碳化物颗粒碳化物颗粒+ar+ar-m-m回回+ar+ar，完全淬透时，完全淬透时心部组织为低碳心部组织为低碳mm回回+f+f，未淬透时则为，未淬透时则为f+sf+s。l合金渗碳钢渗碳后的热处理工艺（最终热处合金渗碳钢渗碳后的热处理工艺（最终热处理）：理）：u渗碳后直接淬火，再低温回火。渗碳后直接淬火，再

8、低温回火。3.1 合金渗碳钢合金渗碳钢图图3-4 20crmnti钢齿轮的热处理规范钢齿轮的热处理规范采用这种工艺采用这种工艺的零件通常只的零件通常只要求表面高硬要求表面高硬度和耐磨性，度和耐磨性，而而对基体性能对基体性能要求不高。要求不高。主要用于渗主要用于渗碳后不容易过碳后不容易过热的钢种。热的钢种。第二节第二节 汽车零件调质热处理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。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，

9、确保零件的表面质量。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。理。根据零件的质量、大小，调质热处理装备有根据零件的质量、大小，调质热处理装备有 网带炉网带炉 铸链炉铸链炉 料盘（料筐）推杆式炉料盘（料筐）推杆式炉 托架炉托架炉 悬挂式连续炉。悬挂式连续炉。汽车连杆螺栓的热处理汽车连杆螺栓的热处理 服役条件服役条件 工艺流程工艺流程调质热处理技术的发展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）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

10、普遍应用。网带炉具有炉内布料、加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。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）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度可达到0.03%，保证了零件热处理质量。，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

11、自动完）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。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）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。量问题。 第三节第三节 汽车

12、零件的感应热处理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、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。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、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，电能转换效率可达小，电能转换效率可达92%以上，功率频率可以以上

13、，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。示、报警的感应淬火装置在生产中得到普遍应用。 第四节第四节 锻造余热热处理锻造余热热处理 大部分汽车结构零件采用热锻成形工艺。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

14、热淬火，可以获得利于后续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，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。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。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、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、等温温硬度均匀性，需要严格控制终锻温度、中冷过程、等温温度等。度等。 对余

15、热淬火的零件，为保证零件的强韧化性能，除了直接对余热淬火的零件，为保证零件的强韧化性能，除了直接淬火工艺外，也可以采用预冷至淬火工艺外，也可以采用预冷至550650，完成珠光，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。细化组织，获得良好的强韧化性能。第五节第五节 免退火冷镦钢免退火冷镦钢和非调质钢和非调质钢 一般冷镦钢为了保证冷成形性能，材料需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。所谓免退火冷要预先进行球化退火处理。所谓免退火冷镦钢，镦钢，就是通过对冷镦钢化学成分的调整，就是

16、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变形抗力，可以直接用于冷镦成形。由于。由于免去球化退火，既有显着节能效果，又缩免去球化退火，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。短了生产周期，是节能经济型新材料。非调质钢非调质钢 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等），在锻造及锻后控冷过程中产生析出强化及晶粒细

17、化作用，其强韧化性能可以达到或接近调质钢化及晶粒细化作用，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。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，瑞典德国奔驰、大众汽车公司，瑞典volvo汽车公司，英国汽车公司，英国austin公司，美国公司，美国g.m、福特汽车公司，意大利菲亚特汽、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车公司大量采用非调质钢制造发动机曲轴、连杆、前轴发动机曲轴、连杆、前轴等等重要零件。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，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如日本三菱汽车公