汽车齿轮热处理工艺的研究

程正翠

（安徽工业经济职业技术学院 安徽 合肥 230051）

0.前言

众所周知，齿轮是我们每一辆汽车传动系统中最为重要的部分之一。齿轮的作用就是传递动力，同时还可以改变汽车的速度与方向，由此我们可以发现齿轮的重要性。正是因为齿轮在汽车中的重要作用，就决定了我们在生产汽车齿轮时会有着较高的技术要求和较为复杂的技术工艺。我们需要清醒的认识到，国内的汽车齿轮制造工艺与质量，同发达国家的同类产品两相比较尚存在不小的差距。因此，我们十分有必要先对汽车齿轮的热处理工艺有充分的认知。

1.汽车齿轮热处理工艺概述

通常我们的汽车齿轮生产，一般是采用低碳合金渗碳钢进行生产。汽车齿轮的制造工序大致上会有以下几个步骤：第一步是进行齿轮毛坯的锻坯，第二步是进行预先热处理；第三步是切削加工；第四步是渗碳猝火；第五步是精加工等多次冷热加工工序。通过上述制造流程就会获得具有较高硬度的表面，同时齿轮的心部韧性也会较好。以上的制造工艺会使得齿轮具有以下几个品质:一是具有较强的耐磨性，二是具有较强耐疲劳性；三是具有较强的耐腐蚀性。

1.1 预先热处理工艺

在汽车齿轮制造过程中，预先热处理工艺是一项较为重要的生产步骤。预先热处理工艺是为了使得汽车齿轮锻造的毛坯拥有较好的锻件表面硬度，以此作为第二次热处理的前提。目前，大部分传统的预先热处理的工艺方式是采用了正火处理。这种工艺方式最大的优处就在于，它对设备的要求相对较低，不需要大型加工设备，而且生产单品的能耗较少，也不需要过于复杂的工艺要求。因此，正火处理工艺在生产中运用较为广泛。然而，这种处理工艺也有不少的弊端，就是会使得汽车齿轮锻造坯的强度不够，有可能还会出现变形的情况。

1.2 渗碳工艺

渗碳工艺在汽车齿轮生产中的运用较为广泛，它的作用在于可以使得齿轮具有非常好的综合力学性能。据我们调查发现，目前全世界主流的汽车生产商在生产汽车齿轮时都是采用了渗碳工艺，而且是通过气体渗碳的方式。气体渗碳是一种常见的表面硬化工艺处理，它可以使得低碳钢生产的性能达到较好的水平。大多数汽车生产厂家已经可以通过先进的计算机控制系统，全程控制渗碳的深度，以及表面硬度。如此以来，就可以生产出最佳性能的渗碳层深度，又可以在很大程度上避免变形，或者减小变形的幅度。

1.3 碳氮共渗工艺

渗碳共渗工艺是为了保证在特定的时间内，尽可能有效的提高渗透层的深度，从而获得较高的硬度，又可以保证奥氏体晶力细小，还可以在很大程度上降低零件变形的概率；与此同时还可以大幅提高齿轮的强度，以及提高齿轮的耐磨性能。这种工艺技术是由我国哈尔滨北方特种车辆制造有限公司在生产中反复试验与研究中得出的，起先是将其应用在生产坦克的齿轮上，随后才从军用齿轮推广到民用汽车齿轮之上，最终向全国进行了广泛推广应用。

1.4 渗氮工艺

传统热处理工艺中还有一种方式是渗氮工艺，但是其作用具有一定的争论与质疑。它的质疑主要是在于渗氮的齿轮的承载能力上，由于这个关键性的指标上长期不能达成共识，进而影响到了这个工艺的大范围的推广。但是，随着渗氮工艺的优点逐渐显露，也得到了各主要汽车齿轮生产厂家的青睐。它最重要的优点是，温度要求相对较低，锻造坯的畸变较小，同时加工工艺的程序较少，从而降低了单位生产的成本。

1.5 感应淬火

在汽车齿轮制造的早期，我们大部分都是采用感应猝火的方式生产。这种工艺的优点主要是生产效率较高，工件变形的概率较小，而且生产时的单位能耗较低，最主要还较为容易实现自动化。正是有了以上诸多优点，感应猝火制造工艺的技术得到了大面积的应用。这种制造工艺的生产效率比较高，工件畸变的情况较少，对环境造成的污染损害较低，也已经上了大规模的生产线。

2.汽车齿轮热处理主流工艺

上个世纪80年代中后期，我国的汽车齿轮工业进入高速发展期。同时，汽车齿轮的工艺要求愈发提高，技术参数的要求更加的严格，对于齿轮热处理的工艺提出了更多的要求。由于市场的需求，推动了各汽车生产厂家不断革新技术，汽车齿轮的工艺技术也逐渐赶上了西欧等主要汽车生产厂家的工艺水平。我们也不断引进新的热处理工艺的技术，引进并进一步消化吸收，缩短了齿轮制造工艺的差距。以下几种汽车齿轮热处理工艺是具有广泛市场应用前景的技术。

2.1 激光淬火

近年来，激光猝火得到大面积的推广应用。它的特点集中表现在工件变形的幅度小，猝火区域的晶粒细小而且较为均匀，采用激光猝火工艺的生产环境十分洁净，同时这种技术处理后的齿轮不再需要进一步进行精加工。采用激光猝火生产的齿轮的力学性能具有独特效果。

2.2 低压真空渗碳

现在，低压真空渗碳工艺也日益受到汽车齿轮生产厂的青睐。低压真空渗碳工艺的优点在于，它可以使得工件表面不会被氧化，对于环境造成的损害可以忽略不计，而且由于它与气体猝火相结合时变形的情况会有大幅度的改善。与此同时，采用提高渗碳温度还可以进一步减少处理时间,而且还可以对工件生产所消耗的气体与能量进一步降低。这种工艺已经在多个知名汽车生产厂家中得到应用，比如在国际知名汽车品牌欧宝公司中就采用了这种工艺技术的生产线，已经使用于M20-32 变速器的开发生产中。

2.3 稀土共渗技术

所谓稀土工渗技术，就是指将稀土渗入到钢材的表面层内，从而起到微合金的作用，可以细化组织，同时还可以提高齿轮的性能，具有较好的使用效果。这种工艺可以在很大程度上延长磨具的使用寿命，采用这种工艺生产的齿轮符合齿轮金的相关检验标准，较大幅度的提高了齿轮的合格率，从而就大幅度的降低了客户的退货率。

3.结语

随着我国科学技术的不断发展，我国的汽车制造工艺已经接近世界的领先水平，制造工艺也日益提高。尤其是我国汽车齿轮热处理工艺得到了快速发展，满足了我国日益庞大的高端齿轮的市场需求。这主要得益于，一方面我们大力引进西欧等国家的先进技术，直接引进生产线，缩小代际间的差异；另一方面，我国各高等院校与科研院所加大培养相关专业技术人才，各主要汽车厂商不断增加研发的力度，攻克了齿轮制造工艺中的大部分的技术难题。从而，我们的汽车齿轮制造工艺得到了大幅度的提高，满足了市场的需求，解决了高端汽车齿轮的需求。