汽車齒輪熱處理工藝的研究

程正翠

（安徽工業經濟職業技術學院 安徽 合肥 230051）

0.前言

眾所周知，齒輪是我們每一輛汽車傳動系統中最為重要的部分之一。齒輪的作用就是傳遞動力，同時還可以改變汽車的速度與方向，由此我們可以發現齒輪的重要性。正是因為齒輪在汽車中的重要作用，就決定了我們在生產汽車齒輪時會有著較高的技術要求和較為復雜的技術工藝。我們需要清醒的認識到，國內的汽車齒輪制造工藝與質量，同發達國家的同類產品兩相比較尚存在不小的差距。因此，我們十分有必要先對汽車齒輪的熱處理工藝有充分的認知。

1.汽車齒輪熱處理工藝概述

通常我們的汽車齒輪生產，一般是采用低碳合金滲碳鋼進行生產。汽車齒輪的制造工序大致上會有以下幾個步驟：第一步是進行齒輪毛坯的鍛坯，第二步是進行預先熱處理；第三步是切削加工；第四步是滲碳猝火；第五步是精加工等多次冷熱加工工序。通過上述制造流程就會獲得具有較高硬度的表面，同時齒輪的心部韌性也會較好。以上的制造工藝會使得齒輪具有以下幾個品質:一是具有較強的耐磨性，二是具有較強耐疲勞性；三是具有較強的耐腐蝕性。

1.1 預先熱處理工藝

在汽車齒輪制造過程中，預先熱處理工藝是一項較為重要的生產步驟。預先熱處理工藝是為了使得汽車齒輪鍛造的毛坯擁有較好的鍛件表面硬度，以此作為第二次熱處理的前提。目前，大部分傳統的預先熱處理的工藝方式是采用了正火處理。這種工藝方式最大的優處就在于，它對設備的要求相對較低，不需要大型加工設備，而且生產單品的能耗較少，也不需要過于復雜的工藝要求。因此，正火處理工藝在生產中運用較為廣泛。然而，這種處理工藝也有不少的弊端，就是會使得汽車齒輪鍛造坯的強度不夠，有可能還會出現變形的情況。

1.2 滲碳工藝

滲碳工藝在汽車齒輪生產中的運用較為廣泛，它的作用在于可以使得齒輪具有非常好的綜合力學性能。據我們調查發現，目前全世界主流的汽車生產商在生產汽車齒輪時都是采用了滲碳工藝，而且是通過氣體滲碳的方式。氣體滲碳是一種常見的表面硬化工藝處理，它可以使得低碳鋼生產的性能達到較好的水平。大多數汽車生產廠家已經可以通過先進的計算機控制系統，全程控制滲碳的深度，以及表面硬度。如此以來，就可以生產出最佳性能的滲碳層深度，又可以在很大程度上避免變形，或者減小變形的幅度。

1.3 碳氮共滲工藝

滲碳共滲工藝是為了保證在特定的時間內，盡可能有效的提高滲透層的深度，從而獲得較高的硬度，又可以保證奧氏體晶力細小，還可以在很大程度上降低零件變形的概率；與此同時還可以大幅提高齒輪的強度，以及提高齒輪的耐磨性能。這種工藝技術是由我國哈爾濱北方特種車輛制造有限公司在生產中反復試驗與研究中得出的，起先是將其應用在生產坦克的齒輪上，隨后才從軍用齒輪推廣到民用汽車齒輪之上，最終向全國進行了廣泛推廣應用。

1.4 滲氮工藝

傳統熱處理工藝中還有一種方式是滲氮工藝，但是其作用具有一定的爭論與質疑。它的質疑主要是在于滲氮的齒輪的承載能力上，由于這個關鍵性的指標上長期不能達成共識，進而影響到了這個工藝的大范圍的推廣。但是，隨著滲氮工藝的優點逐漸顯露，也得到了各主要汽車齒輪生產廠家的青睞。它最重要的優點是，溫度要求相對較低，鍛造坯的畸變較小，同時加工工藝的程序較少，從而降低了單位生產的成本。

1.5 感應淬火

在汽車齒輪制造的早期，我們大部分都是采用感應猝火的方式生產。這種工藝的優點主要是生產效率較高，工件變形的概率較小，而且生產時的單位能耗較低，最主要還較為容易實現自動化。正是有了以上諸多優點，感應猝火制造工藝的技術得到了大面積的應用。這種制造工藝的生產效率比較高，工件畸變的情況較少，對環境造成的污染損害較低，也已經上了大規模的生產線。

2.汽車齒輪熱處理主流工藝

上個世紀80年代中后期，我國的汽車齒輪工業進入高速發展期。同時，汽車齒輪的工藝要求愈發提高，技術參數的要求更加的嚴格，對于齒輪熱處理的工藝提出了更多的要求。由于市場的需求，推動了各汽車生產廠家不斷革新技術，汽車齒輪的工藝技術也逐漸趕上了西歐等主要汽車生產廠家的工藝水平。我們也不斷引進新的熱處理工藝的技術，引進并進一步消化吸收，縮短了齒輪制造工藝的差距。以下幾種汽車齒輪熱處理工藝是具有廣泛市場應用前景的技術。

2.1 激光淬火

近年來，激光猝火得到大面積的推廣應用。它的特點集中表現在工件變形的幅度小，猝火區域的晶粒細小而且較為均勻，采用激光猝火工藝的生產環境十分潔凈，同時這種技術處理后的齒輪不再需要進一步進行精加工。采用激光猝火生產的齒輪的力學性能具有獨特效果。

2.2 低壓真空滲碳

現在，低壓真空滲碳工藝也日益受到汽車齒輪生產廠的青睞。低壓真空滲碳工藝的優點在于，它可以使得工件表面不會被氧化，對于環境造成的損害可以忽略不計，而且由于它與氣體猝火相結合時變形的情況會有大幅度的改善。與此同時，采用提高滲碳溫度還可以進一步減少處理時間,而且還可以對工件生產所消耗的氣體與能量進一步降低。這種工藝已經在多個知名汽車生產廠家中得到應用，比如在國際知名汽車品牌歐寶公司中就采用了這種工藝技術的生產線，已經使用于M20-32 變速器的開發生產中。

2.3 稀土共滲技術

所謂稀土工滲技術，就是指將稀土滲入到鋼材的表面層內，從而起到微合金的作用，可以細化組織，同時還可以提高齒輪的性能，具有較好的使用效果。這種工藝可以在很大程度上延長磨具的使用壽命，采用這種工藝生產的齒輪符合齒輪金的相關檢驗標準，較大幅度的提高了齒輪的合格率，從而就大幅度的降低了客戶的退貨率。

3.結語

隨著我國科學技術的不斷發展，我國的汽車制造工藝已經接近世界的領先水平，制造工藝也日益提高。尤其是我國汽車齒輪熱處理工藝得到了快速發展，滿足了我國日益龐大的高端齒輪的市場需求。這主要得益于，一方面我們大力引進西歐等國家的先進技術，直接引進生產線，縮小代際間的差異；另一方面，我國各高等院校與科研院所加大培養相關專業技術人才，各主要汽車廠商不斷增加研發的力度，攻克了齒輪制造工藝中的大部分的技術難題。從而，我們的汽車齒輪制造工藝得到了大幅度的提高，滿足了市場的需求，解決了高端汽車齒輪的需求。