汽车零部件的热处理.ppt

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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渗碳碳热热处处理理的的主主要要目目的的是是使使零零件件获获得得良良好好的的抗抗疲疲劳劳性性能能和和耐耐磨磨性性，保保证证零零件件使使用用性性能的可靠性。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系列齿轮钢系列齿轮钢:22Cr

2、MoH（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应控制在不大于7HRC高级齿

3、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处理生产线的特点有：传感技术和计算机技术

4、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）工工业业计计算算机机对对炉炉温温、碳碳势势、自自动动线线动动作作程程序序的监控与数据自动采集。的监控与数据自动采集。（2）对对自自动动线线渗渗碳碳热热处处理理工工艺艺过过程程的的自自动动跟跟踪踪与与监监控控，实实现现渗渗碳碳工工艺艺仿仿真真与与优优化化和和零零件件渗渗碳碳质质量量的预测。的预测。（3）对对炉炉内内温温度度、碳碳势势和和动动作作的的实实时时显显示示及及控控制制，系统故障自动诊断、显示及报警。系统故障自动诊断、显示及报警。（4）生生产产工工艺艺全全过过程程在在线线自自动动显

5、显示示、记记录录、保保存存、建建档档，建建立立可可追追踪踪的的热热处处理理质质量量管管理理系系统统。根根据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）渗碳技术一一般般真真空空（低低压压）渗渗碳碳在在小小于于2.7kPa的的低低压压下下进进行，渗碳温度在行，渗碳温度在880980。为为适适应应更更高高真真空空渗渗碳碳的的需需要要，开开发发了了在在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。真真空空（低低压压）渗渗碳碳具具有有工工艺艺时时间间大大大大缩缩短短、原原料料消消耗耗极极少少、零零

6、件件变变形形小小、热热处处理理质质量量好好、零零件件表表面面光光洁洁、无无污污染染的的显显着着特特点点，是是真真正正意意义义上上的的清洁、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：下下 料料-锻锻 造造-正正 火火-机机 械械 加加 工工 齿齿 形形-渗渗 碳碳（930(C）-预预 冷冷 淬淬 火火（830(C）-低低 温温 回回 火火（200(C）-磨削精加工磨削精加工-装配装配其中预备热处理其中预备热处理-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

7、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-M+Ar-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

8、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，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

9、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）炉炉型型由由于于辐辐射射管管加加热热和和网网带带寿寿命命的的大大幅幅度度提提高高，国国内内标标准准件件行行业业网网带带炉炉得得到到普普遍遍应应用用。网网带带炉炉具具有有炉炉内内布布料料、加加热热均均匀匀，零零件件质质量量稳稳定定，工工作作环

10、环境境好好等等优优点点。特特别别对对高高强强度度螺螺栓热处理，采用网带炉使质量有了可靠保证。栓热处理，采用网带炉使质量有了可靠保证。（2）碳碳势势控控制制技技术术的的应应用用碳碳势势控控制制技技术术在在保保护护气气氛氛调调质质生生产产线线上上得得到到普普遍遍应应用用。采采用用碳碳势势控控制制技技术术使使炉炉内内碳碳势势控控制制精精度度可达到可达到0.03%，保证了零件热处理质量。，保证了零件热处理质量。（3）计计算算机机技技术术的的应应用用通通过过计计算算机机能能够够按按照照工工艺艺设设定定自自动动完完成成工工件件的的生生产产全全过过程程，记记录录、保保存存工工件件生生产产中中的的各各种种工工

11、艺艺参参数，具有完善的故障诊断、显示，安全警示及连锁功能。数，具有完善的故障诊断、显示，安全警示及连锁功能。（4）快快速速淬淬火火油油和和水水基基淬淬火火介介质质的的应应用用快快速速淬淬火火油油的的应应用用保保证证了了高高强强度度螺螺栓栓件件的的热热处处理理内内在在质质量量。水水基基淬淬火火介介质质的的应应用用解解决决了了零零件件淬淬油油不不硬硬、淬淬水水开开裂裂以以及及零零件件淬淬火火变变形形的的质质量量问问题。题。第三节第三节汽车零件的感应热处理汽车零件的感应热处理目目前前，实实施施感感应应淬淬火火的的汽汽车车零零件件主主要要是是传传递递动动力力转转矩矩的的汽汽车车轴轴类类零零件件，如如曲

12、曲轴轴、半半轴轴、花花键键轴轴、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。十十几几年年来来，感感应应电电源源也也有有了了迅迅猛猛发发展展。现现在在，美美、英英、日日、德德、西西班班牙牙等等工工业业发发达达国国家家生生产产的的全全固固态态晶晶体体管管电电源源已已达达几几十十种种，产产品品规规格格齐齐全全，体体积积小小，电电能能转转换换效效率率可可达达92%以以上上，功功率率频频率率可可以以覆覆盖盖整整个个感感应应加加热热的的领领域域。感感应应淬淬火火机机床床正正朝朝柔柔性性化化、自自动动化化、智智能能化化控控制制方方向向发发展展。具具有有零零件件识识别别、能能量量控控制

13、制、工工艺艺参参数数显显示示及及故故障障诊诊断断、显显示、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。利利用用锻锻造造余余热热实实施施毛毛坯坯的的热热处处理理是是节节能能的的重重要要措措施施。如如采采用用锻锻造造余余热热等等温温退退火火、锻锻造造余余热热淬淬火火，可可以以获获得得利利于于后后续续加加工工所所需需要要的的组组织织和和硬硬度度，省省去去了了再再次次加加热热热热处处理理能能耗耗，节能效果十分显着。节能效果十分显着。利利用用锻锻造造余余

14、热热热热处处理理的的零零件件有有各各类类齿齿轮轮毛毛坯坯、前前轴轴、转转向向节、摇臂、花键轴、曲轴、连杆等。节、摇臂、花键轴、曲轴、连杆等。对对齿齿坯坯的的余余热热等等温温退退火火，为为了了保保证证锻锻造造余余热热热热处处理理的的组组织织、硬硬度度均均匀匀性性，需需要要严严格格控控制制终终锻锻温温度度、中中冷冷过过程程、等等温温温温度等。度等。对对余余热热淬淬火火的的零零件件，为为保保证证零零件件的的强强韧韧化化性性能能，除除了了直直接接淬淬火火工工艺艺外外，也也可可以以采采用用预预冷冷至至550650，完完成成珠珠光光体体转转变变后后，再再次次加加热热至至奥奥氏氏体体化化温温度度的的方方法法

15、。主主要要目目的的是是细化组织，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一一般般冷冷镦镦钢钢为为了了保保证证冷冷成成形形性性能能，材材料料需需要要预预先先进进行行球球化化退退火火处处理理。所所谓谓免免退退火火冷冷镦镦钢钢，就就是是通通过过对对冷冷镦镦钢钢化化学学成成分分的的调调整整，轧轧制制过过程程中中控控制制轧轧制制和和冷冷却却技技术术，使使珠珠光光体体部部分分球球化化、变变态态，减减小小冷冷成成形形过过程程中中的的变变形形抗抗力力，可可以以直直接接用用于于冷冷镦镦成成形形。由由于于免免去去球球化化退退火火，既既有有显显着

16、着节节能能效效果果，又又缩缩短了生产周期，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非调调质质钢钢由由于于钢钢中中加加入入了了微微量量强强碳碳（氮氮）化化物物形形成成元元素素（V、Nb、Ti等等），在在锻锻造造及及锻锻后后控控冷冷过过程程中中产产生生析析出出强强化化及及晶晶粒粒细细化化作作用用，其其强强韧韧化化性性能能可可以以达达到到或或接接近近调调质质钢钢的的水水平平，且且省省去去了了调调质质热热处处理理工工序序，减减少少大大量量能能耗耗并并具具有有良好的加工性能，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。德德国国奔奔驰驰、大大

17、众众汽汽车车公公司司，瑞瑞典典Volvo汽汽车车公公司司，英英国国Austin公公司司，美美国国G.M、福福特特汽汽车车公公司司，意意大大利利菲菲亚亚特特汽汽车车公公司司大大量量采采用用非非调调质质钢钢制制造造发发动动机机曲曲轴轴、连连杆杆、前前轴轴等等重要零件。重要零件。日日本本在在非非调调质质钢钢的的研研究究及及应应用用方方面面更更是是走走在在世世界界的的前前面面，如如日日本本三三菱菱汽汽车车公公司司的的转转向向系系统统及及传传动动系系统统所所采采用用的的热热锻锻件件几几乎乎全全部部采采用用了了非非调调质质钢钢，日日产产、五五十十菱菱汽汽车车公公司司曲曲轴轴、连杆连杆几乎全部采用非调质钢制造。几乎全部采用非调质钢制造。十十几几年年来来，东东风风汽汽车车公公司司采采用用非非调调质质钢钢生生产产曲曲轴轴、连连杆杆、汽汽车车前前轴轴、转转向向节节等等零零件件，年年用用非非调调质质钢钢数数万万吨吨，已已累累计计生生产产曲曲轴轴、连连杆杆、前前轴轴等等汽汽车车零零件件有有数数百百万万件件，取取得得显显着着的经济效益和社会效益。的经济效益和社会效益。