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利用鍛造余熱等溫正火穩(wěn)定滲碳淬火變形規(guī)律（概述）

時(shí)間：2013-06-20 20:20:19 來(lái)源：作者：

1.汽車滲碳鋼件的現(xiàn)狀與發(fā)展
　　汽車齒輪、傳動(dòng)軸等重要零件一般均采用低合金滲碳鋼制造，這類鋼材是汽車用合金結(jié)構(gòu)鋼中使用最廣、用量最大的鋼種之一，一般都需要經(jīng)過(guò)鍛造、預(yù)先熱處理、切削加工、滲碳、淬火、回火等多道冷熱加工工序，以獲得高的表面硬度和較好的心部韌性，使工件具有耐磨、耐疲勞和耐點(diǎn)蝕等良好的特性。
　　由于各國(guó)資源和工業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)不同，各國(guó)的各大工廠使用的滲碳鋼種也不完全相同。目前，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中列出的滲碳鋼鋼號(hào)比較多，汽車齒輪用滲碳鋼主要是低碳合金鋼，其中Cr鋼、Mn鋼和Mo鋼用于次要和小尺寸齒輪，Cr - Ni鋼、Cr - Mn鋼、Cr - Mo鋼、Mn - Mo鋼和Cr - Ni - Mo鋼用于尺寸較大的重要零件。隨著汽車產(chǎn)品技術(shù)水平的日益提高及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激化，汽車齒輪用鋼正處于由各大企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)型向科學(xué)化、國(guó)際化方向發(fā)展的過(guò)渡階段，由各具特色的Cr - Ni鋼、Cr- Ni - Mo鋼、Ni - Mo鋼向低成本、通用的Cr - Mo鋼過(guò)渡。因此必須采用相應(yīng)合理的熱處理新工藝與之相配合。
　　2.滲碳鋼件鍛造毛坯預(yù)先熱處理的現(xiàn)狀及存在的問題
　　鍛造毛坯的預(yù)先熱處理，不僅對(duì)切削加工性能有極大的影響，而且對(duì)最終熱處理變形也有重大影響。為了提高齒坯的可切削性，消除鍛造應(yīng)力，使組織均勻化，目前國(guó)內(nèi)對(duì)滲碳鋼齒坯普遍采用正火處理。正火是將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)Ac3或Ac m以上的適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。正火是一種傳統(tǒng)的老工藝，因其設(shè)備、工藝要求簡(jiǎn)單，能耗少，一直被廣泛采用，但并非完美無(wú)缺。
　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，特別是引進(jìn)車型用鋼材料的多樣化，普通的正火處理已達(dá)不到齒坯預(yù)先熱處理的目的。鑒于普通正火處理是將鋼件加熱到高溫奧氏體化后在空氣中(有時(shí)吹風(fēng))冷卻到室溫，屬于毛坯熱處理，加之以往對(duì)正火鋼件要求的硬度范圍較寬(156～207HBS)，一般不檢查顯微組織，加之又多在鍛造工廠(車間)進(jìn)行，故通常容易被人們所忽視。對(duì)于鍛件正火后究竟需要獲得什么樣的顯微組織形態(tài)和硬度指標(biāo)，既缺乏深入理論研究，又缺少生產(chǎn)性實(shí)踐探討。實(shí)際上我國(guó)目前普遍存在這類零件切削后表面粗糙、切削刀具使用壽命低、滲碳淬火前后變形波動(dòng)較大等問題，這些與正火顯微組織不良、硬度不佳有密切的關(guān)系。
　　在實(shí)際生產(chǎn)中，滲碳鋼鍛造毛坯經(jīng)正火處理后，由于不能控制正火的冷卻速度，因此奧氏體分解相變無(wú)法控制，必然在一個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，因而獲得的顯微組織和硬度也可能不同。有些鋼件由于冷卻速度較大，有可能局部甚至全部獲得非平衡組織(α- Fe魏氏組織、貝氏體等)，這不僅影響切削加工性能，而且也會(huì)改變鋼件滲碳淬火后的變形規(guī)律，會(huì)因變形過(guò)大而報(bào)廢，這種情況在淬透性波動(dòng)較大的鋼中更易出現(xiàn)。對(duì)于冷卻速度較小的鋼件，由于鋼的硬度過(guò)低，切削時(shí)易發(fā)生塑性變形，形成切削瘤，出現(xiàn)“粘刀”、“燒刀”現(xiàn)象。一般熱處理的變形量隨機(jī)加工變形量的增大而增大，由于機(jī)加工工藝不當(dāng)，如拉削速度過(guò)快、刀具磨損切削時(shí)所造成的殘余應(yīng)力、拉削過(guò)程中基準(zhǔn)面不平、存在鐵屑等異物、齒輪拉花鍵孔時(shí)出孔方向不當(dāng)?shù)榷伎墒篃崽幚碜冃瘟吭龃蟆Ｍㄟ^(guò)改進(jìn)機(jī)加工工藝，加工變形量可得到有效控制。
　　近年來(lái)，隨著引進(jìn)車型帶來(lái)齒輪材料多樣化和對(duì)齒輪質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，采用普通正火處理已難以滿足汽車生產(chǎn)的要求。鍛件的正火處理不僅要求硬度在一個(gè)較窄的范圍之內(nèi)(鋼件切削加工時(shí)易斷屑、表面光潔)，而且要求獲得穩(wěn)定的顯微組織(較粗的鐵素體晶粒加較細(xì)的珠光體)，以改善切削加工性能及穩(wěn)定滲碳淬火后的變形規(guī)律。美國(guó)金屬學(xué)會(huì)向能源部提交的國(guó)際研發(fā)計(jì)劃中，提出的目標(biāo)之一就是“努力達(dá)到熱處理零件的零變形和最大限度的均勻性”。為了滿足上述要求，需對(duì)正火工藝進(jìn)行改進(jìn)，以獲得正火所要求的顯微組織和硬度范圍。

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