變速箱是汽車的主要構(gòu)成部分，并且是汽車的重要受力單元。重型汽車因?yàn)檩d重大、路況差，因此變速箱就會(huì)受到頻繁沖擊，鑒于此，重型汽車變速箱齒輪應(yīng)該具備高強(qiáng)度、高耐磨性、高抗疲勞強(qiáng)度、高沖擊韌性等機(jī)械性能，而這就需要嚴(yán)格控制熱處理環(huán)節(jié)。

一，變速箱齒輪的材料選擇：

1、選材的原則：零件材料的選擇應(yīng)根據(jù)零件的使用性能要求及加工工藝性能、經(jīng)濟(jì)成本要求進(jìn)行選擇：

1)、使用性能要求：使用性能是指零件在正常使用狀態(tài)下，材料應(yīng)具備的性能，是保證零件工作ān quán可靠、經(jīng)久耐用的必要條件。零件在選材時(shí)，首先要根據(jù)零件的工作條件和失效形式，正確判斷所要求的使用性能，再根據(jù)主要的使用性能指標(biāo)來選擇合適的材料。

通過對(duì)變速箱齒輪的工作條件、失效形式的分析，并根據(jù)零件的幾何尺寸、使用壽命要求，就能確定出零件應(yīng)具有的主要力學(xué)性能指標(biāo)。

2)、加工工藝性能要求：

變速箱齒輪常用的加工工藝路線為：

下料→鍛造→正火→粗、半精切削加工→滲碳→淬火、低溫回火→噴丸處理→加工花鍵→磨端面→磨齒→Z終檢驗(yàn)

根據(jù)以上工藝要求，變速箱齒輪的工藝性能要求如下：

3)、選材時(shí)還應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性：

在保證使用性能的前提下，應(yīng)盡可能選用價(jià)格低、貨源足、加工方便、總成本低的材料。

2、材料的選擇：根據(jù)以上使用性能和加工工藝、加工成本的綜合要求，可基本確定為低C%合金結(jié)構(gòu)鋼：即我們常用的合金滲碳鋼。從目前我國(guó)汽車制造廠常用的金屬材料來看，汽車變速箱齒輪多采用20CrMnTi。

二、熱處理工序位置及熱處理工藝選擇：

熱處理是機(jī)械制造過程中的重要工序。變速箱齒輪的熱處理工序位置及熱處理工藝選擇、安排是否得當(dāng)，對(duì)于零件的質(zhì)量及切削加工性能起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)熱處理的目的及工序位置不同，熱處理分為預(yù)備熱處理和Z終熱處理。

1.預(yù)備熱處理的工序位置及熱處理工藝選擇：

為經(jīng)過鍛造的變速箱齒輪毛坯的內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、均勻組織，并改善切削加工性能，為淬火作好組織準(zhǔn)備，一般在鍛造之后、切削加工之前，可采用退火或正火作為預(yù)備熱處理。由于變速箱齒輪尺寸較小，且厚度較均勻，在正火、退火均可使用的前提下，為提高工作效率，宜選用正火作為預(yù)備熱處理。

2.Z終熱處理的工序位置：

Z終熱處理包括各種淬火、回火、表面熱處理等。零件Z終熱處理之后，即可獲得所需的力學(xué)性能：因零件硬度較高，除磨削加工之外不宜進(jìn)行其他形式的切削加工，故Z終熱處理均安排在半精加工之后，磨削加工之前。

3.Z終熱處理工藝方法選擇：

根據(jù)變速箱齒輪的工作條件及失效形式，對(duì)變速箱齒輪的技術(shù)條件要求如下：

齒輪根部σb＞1000Mpa，ak＞60J/cm2；

齒面硬度58～64HRC，心部硬度30～42HRC。

根據(jù)以上技術(shù)條件，變速箱齒輪材料：20CrMnTi采用的Z終熱處理工藝為：先滲碳，使表面碳含量增加，心部仍維持低的含碳量，保持心部較高的強(qiáng)度和沖擊韌性；滲碳之后進(jìn)行淬火和低溫回火，使輪齒表面硬度達(dá)到高硬度要求，心部仍維持較低的硬度。

三、熱處理工藝特性對(duì)齒輪質(zhì)量和壽命的影響：

正確分析和理解熱處理性能指標(biāo)，對(duì)保證零件的質(zhì)量，滿足使用性能的要求，延長(zhǎng)零件的使用壽命，具有重大意義。主要的熱處理工藝性能指標(biāo)及要求如下：

1、淬透性：

淬透性的波動(dòng)范圍直接影響到齒輪的產(chǎn)品質(zhì)量。淬透性過低，則制成的齒輪滲碳淬火后，心部硬度低于技術(shù)條件規(guī)定的數(shù)值，疲勞試驗(yàn)時(shí)，齒輪的疲勞壽命降低；若淬透性過高，則齒輪滲碳淬火后，內(nèi)孔收縮量過大而影響齒輪裝配。

由于淬透性對(duì)輪齒心部的硬度和畸變有重大影響，GB5216-85規(guī)定：用于制造齒輪的20CrMnTi的淬透性指標(biāo)為：距水冷端9咖處的硬度為３０～42HRC。

2、變形開裂傾向：

齒輪在淬火時(shí)因加熱或冷卻速度太快，加熱或冷卻不均勻都可能造成工件變形甚至開裂。因此，設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免尖角或厚薄斷面的突然變化；淬火時(shí)，盡量選擇冷卻速度較慢的專用淬火油進(jìn)行淬火。通過以上手段來減少變形開裂傾向。

3、淬硬性：

淬硬性指鋼在正常淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成的馬氏體組織能夠達(dá)到的Z高硬度。淬硬性主要取決于鋼中的含碳量。含碳量越高，淬火后硬度越高。變速箱齒輪通過滲碳使齒輪表面達(dá)到高含碳量，淬火后使齒輪表面達(dá)到：齒面硬度58～64HRC，才能滿足齒輪表面高硬度、高耐磨的特性，保證齒輪齒面有足夠的使用壽命，不發(fā)生齒面點(diǎn)蝕和磨損。

影響熱處理性能的因素還有鋼的回火穩(wěn)定性、過熱敏感性、回火脆性和尺寸穩(wěn)定性等，只有正確處理以上各種因素對(duì)熱處理的影響，才能保證變速箱齒輪的正常使用，進(jìn)一步提高變速箱齒輪的質(zhì)量和壽命。     http://nongearts.cn/