汽车零部件的热处理

1、汽车零部件的热处理第1页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四第一节 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。 第2页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四MnCr系列齿轮钢： 16MnCr5、20MnCr5、27MnCr5等； CrMo系列齿轮钢: 22CrMoH （SCM420H）等； CrMnB系列齿轮钢: 20CrMnB（ZF7）、16CrMnB（ZF6）等； CrNiMo系列齿轮

2、钢: 20CrNiMo、22CrNiMo等和20CrMnTiH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。第3页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四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。纯净度齿轮钢的一般要求O2105，高纯度齿轮钢要求O1.5105，晶粒度 要求等于或细于6级。第4页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星

3、期四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。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：传感技术和计算机技术在生产中的应用第5页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四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

4、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6页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四真空（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880980。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。 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。第7页，共18页，2022年，5月20日，9点4

5、8分，星期四 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-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（HB170210），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。第8页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四合金渗碳钢渗碳后的热处理工艺（最终热处理）：渗碳后直接

6、淬火，再低温回火。3.1 合金渗碳钢图3-4 20CrMnTi钢齿轮的热处理规范采用这种工艺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。第9页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四第二节 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。第10页，共18页，2022年，5月

7、20日，9点48分，星期四汽车连杆螺栓的热处理服役条件第11页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四工艺流程第12页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四第13页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四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

8、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14页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四第三节 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、

9、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。 第15页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四第四节 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

10、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550650，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。第16页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四第五节 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

11、、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。第17页，共18页，2022年，5月20日，9点48分，星期四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