汽車零部件的熱處理課件

第一節(jié)汽車零件的滲碳熱處理滲碳熱處理的主要目的是使零件獲得良好的抗疲勞性能和耐磨性，保證零件使用性能的可靠性。

采用滲碳淬火強(qiáng)化的熱處理零件有：汽車驅(qū)動橋的差速器齒輪變速器軸齒類零件轉(zhuǎn)向器軸齒件發(fā)動機(jī)活塞銷和齒輪零件等。

第一節(jié)汽車零件的滲碳熱處理滲碳熱處理的主要目的是使零件1Mn–Cr系列齒輪鋼：

16MnCr5、20MnCr5、27MnCr5等；Cr–Mo系列齒輪鋼:22CrMoH（SCM420H）等；

Cr–Mn–B系列齒輪鋼:20CrMnB（ZF7）、16CrMnB（ZF6）等；

Cr–Ni–Mo系列齒輪鋼:20CrNiMo、22CrNiMo等和20CrMnTiH我國汽車齒輪用鋼有汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于7HRC高級齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于4HRC。齒輪鋼的純凈度一般要求[O]≤2×10－5，高純度齒輪鋼要求[O]≤1.5×10－5，晶粒度要求等于或細(xì)于6級。Mn–Cr系列齒輪鋼：我國汽車齒輪用鋼有汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)2汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)淬透性帶寬一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于7HRC高級齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于4HRC。純凈度齒輪鋼的一般要求[O]≤2×10－5，高純度齒輪鋼要求[O]≤1.5×10－5，晶粒度

要求等于或細(xì)于6級。汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)淬透性帶寬3滲碳熱處理裝備箱式多用爐單排、雙排以及多排連續(xù)爐真空（低壓）滲碳高壓氣淬爐等。對滲碳熱處理工藝參數(shù)，如溫度、時間、碳勢、淬火過程以及動作程序完全自動控制，甚至可以根據(jù)零件的技術(shù)要求、材料牌號及特性等，系統(tǒng)可以自動生成工藝，實現(xiàn)智能控制。國內(nèi)汽車零件滲碳熱處理生產(chǎn)線的特點(diǎn)有：傳感技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用滲碳熱處理裝備箱式多用爐對滲碳熱處理工藝參數(shù)，如溫度、時間、4計算機(jī)控制在滲碳處理中的應(yīng)用（1）工業(yè)計算機(jī)對爐溫、碳勢、自動線動作程序的監(jiān)控與數(shù)據(jù)自動采集。

（2）對自動線滲碳熱處理工藝過程的自動跟蹤與監(jiān)控，實現(xiàn)滲碳工藝仿真與優(yōu)化和零件滲碳質(zhì)量的預(yù)測。

（3）對爐內(nèi)溫度、碳勢和動作的實時顯示及控制，系統(tǒng)故障自動診斷、顯示及報警。

（4）生產(chǎn)工藝全過程在線自動顯示、記錄、保存、建檔，建立可追蹤的熱處理質(zhì)量管理系統(tǒng)。根據(jù)需要可以查詢數(shù)月或數(shù)年前的生產(chǎn)記錄。計算機(jī)控制在滲碳處理中的應(yīng)用（1）工業(yè)計算機(jī)對爐溫、碳勢、5真空（低壓）滲碳技術(shù)一般真空（低壓）滲碳在小于2.7kPa的低壓下進(jìn)行，滲碳溫度在880～980℃。為適應(yīng)更高真空滲碳的需要，開發(fā)了在1000～1100℃高溫滲碳能夠保證組織細(xì)化的新型齒輪鋼。真空（低壓）滲碳具有工藝時間大大縮短、原料消耗極少、零件變形小、熱處理質(zhì)量好、零件表面光潔、無污染的顯著特點(diǎn)，是真正意義上的清潔、綠色熱處理。真空（低壓）滲碳技術(shù)一般真空（低壓）滲碳在小于2.7kPa的6

以CA—10B載重汽車變速箱中間軸的三檔齒輪為例（齒輪材料為20CrMnTi）說明滲碳鋼加工工藝。其加工工藝流程為：下料--鍛造--正火--機(jī)械加工齒形--滲碳（930(C）--預(yù)冷淬火（830(C）--低溫回火（200(C）--磨削精加工--裝配其中預(yù)備熱處理--正火后的組織為F+S，目的是改善鍛造組織，并得到合適的硬度（HB170~210），以利于機(jī)械加工；齒輪最終熱處理后得到的組織為：表面至心部M回+碳化物顆粒+Ar--M回+Ar，完全淬透時心部組織為低碳M回+F，未淬透時則為F+S。以CA—10B載重汽車變速箱中間7合金滲碳鋼滲碳后的熱處理工藝（最終熱處理）：滲碳后直接淬火，再低溫回火。3.1合金滲碳鋼圖3-420CrMnTi鋼齒輪的熱處理規(guī)范采用這種工藝的零件通常只要求表面高硬度和耐磨性，而對基體性能要求不高。主要用于滲碳后不容易過熱的鋼種。合金滲碳鋼滲碳后的熱處理工藝（最終熱處理）：3.1合金滲碳8第二節(jié)汽車零件調(diào)質(zhì)熱處理汽車零件的調(diào)質(zhì)熱處理可分保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)熱處理和一般調(diào)質(zhì)熱處理。保護(hù)氣氛熱處理能夠保證零件在熱處理過程中不會產(chǎn)生表面氧化、脫碳等缺陷，確保零件的表面質(zhì)量。當(dāng)調(diào)質(zhì)處理后零件工作面需要后續(xù)加工時，采用一般熱處理。根據(jù)零件的質(zhì)量、大小，調(diào)質(zhì)熱處理裝備有網(wǎng)帶爐鑄鏈爐料盤（料筐）推桿式爐托架爐懸掛式連續(xù)爐。第二節(jié)汽車零件調(diào)質(zhì)熱處理汽車零件的調(diào)質(zhì)熱處理可分保護(hù)9汽車連桿螺栓的熱處理服役條件汽車連桿螺栓的熱處理服役條件10工藝流程工藝流程11汽車零部件的熱處理課件12調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展（1）爐型由于輻射管加熱和網(wǎng)帶壽命的大幅度提高，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)網(wǎng)帶爐得到普遍應(yīng)用。網(wǎng)帶爐具有爐內(nèi)布料、加熱均勻，零件質(zhì)量穩(wěn)定，工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。特別對高強(qiáng)度螺栓熱處理，采用網(wǎng)帶爐使質(zhì)量有了可靠保證。

（2）碳勢控制技術(shù)的應(yīng)用碳勢控制技術(shù)在保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線上得到普遍應(yīng)用。采用碳勢控制技術(shù)使?fàn)t內(nèi)碳勢控制精度可達(dá)到±0.03%，保證了零件熱處理質(zhì)量。

（3）計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用通過計算機(jī)能夠按照工藝設(shè)定自動完成工件的生產(chǎn)全過程，記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝參數(shù)，具有完善的故障診斷、顯示，安全警示及連鎖功能。（4）快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用快速淬火油的應(yīng)用保證了高強(qiáng)度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用解決了零件淬油不硬、淬水開裂以及零件淬火變形的質(zhì)量問題。調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展（1）爐型由于輻射管加熱和網(wǎng)帶壽命的大13第三節(jié)汽車零件的感應(yīng)熱處理目前，實施感應(yīng)淬火的汽車零件主要是傳遞動力轉(zhuǎn)矩的汽車軸類零件，如曲軸、半軸、花鍵軸、傳動軸、凸輪軸以及各種銷軸類零件。十幾年來，感應(yīng)電源也有了迅猛發(fā)展。現(xiàn)在，美、英、日、德、西班牙等工業(yè)發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的全固態(tài)晶體管電源已達(dá)幾十種，產(chǎn)品規(guī)格齊全，體積小，電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)92%以上，功率頻率可以覆蓋整個感應(yīng)加熱的領(lǐng)域。感應(yīng)淬火機(jī)床正朝柔性化、自動化、智能化控制方向發(fā)展。具有零件識別、能量控制、工藝參數(shù)顯示及故障診斷、顯示、報警的感應(yīng)淬火裝置在生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。第三節(jié)汽車零件的感應(yīng)熱處理目前，實施感應(yīng)淬火的汽車零14第四節(jié)鍛造余熱熱處理大部分汽車結(jié)構(gòu)零件采用熱鍛成形工藝。利用鍛造余熱實施毛坯的熱處理是節(jié)能的重要措施。如采用鍛造余熱等溫退火、鍛造余熱淬火，可以獲得利于后續(xù)加工所需要的組織和硬度，省去了再次加熱熱處理能耗，節(jié)能效果十分顯著。利用鍛造余熱熱處理的零件有各類齒輪毛坯、前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、搖臂、花鍵軸、曲軸、連桿等。對齒坯的余熱等溫退火，為了保證鍛造余熱熱處理的組織、硬度均勻性，需要嚴(yán)格控制終鍛溫度、中冷過程、等溫溫度等。對余熱淬火的零件，為保證零件的強(qiáng)韌化性能，除了直接淬火工藝外，也可以采用預(yù)冷至550～650℃，完成珠光體轉(zhuǎn)變后，再次加熱至奧氏體化溫度的方法。主要目的是細(xì)化組織，獲得良好的強(qiáng)韌化性能。第四節(jié)鍛造余熱熱處理大部分汽車結(jié)構(gòu)零件采用熱鍛成形工藝15第五節(jié)免退火冷鐓鋼

和非調(diào)質(zhì)鋼一般冷鐓鋼為了保證冷成形性能，材料需要預(yù)先進(jìn)行球化退火處理。所謂免退火冷鐓鋼，就是通過對冷鐓鋼化學(xué)成分的調(diào)整，軋制過程中控制軋制和冷卻技術(shù)，使珠光體部分球化、變態(tài)，減小冷成形過程中的變形抗力，可以直接用于冷鐓成形。由于免去球化退火，既有顯著節(jié)能效果，又縮短了生產(chǎn)周期，是節(jié)能經(jīng)濟(jì)型新材料。第五節(jié)免退火冷鐓鋼

和非調(diào)質(zhì)鋼一般冷鐓鋼為了保證冷16精品課件！精品課件！17精品課件！精品課件！18非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼由于鋼中加入了微量強(qiáng)碳（氮）化物形成元素（V、Nb、Ti等），在鍛造及鍛后控冷過程中產(chǎn)生析出強(qiáng)化及晶粒細(xì)化作用，其強(qiáng)韌化性能可以達(dá)到或接近調(diào)質(zhì)鋼的水平，且省去了調(diào)質(zhì)熱處理工序，減少大量能耗并具有良好的加工性能，受到國內(nèi)外許多汽車廠家的重視。德國奔馳、大眾汽車公司，瑞典Volvo汽車公司，英國Austin公司，美國G.M、福特汽車公司，意大利菲亞特汽車公司大量采用非調(diào)質(zhì)鋼制造發(fā)動機(jī)曲軸、連桿、前軸等重要零件。日本在非調(diào)質(zhì)鋼的研究及應(yīng)用方面更是走在世界的前面，如日本三菱汽車公司的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)所采用的熱鍛件幾乎全部采用了非調(diào)質(zhì)鋼，日產(chǎn)、五十菱汽車公司曲軸、連桿幾乎全部采用非調(diào)質(zhì)鋼制造。十幾年來，東風(fēng)汽車公司采用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)曲軸、連桿、汽車前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)等零件，年用非調(diào)質(zhì)鋼數(shù)萬噸，已累計生產(chǎn)曲軸、連桿、前軸等汽車零件有數(shù)百萬件，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼由于鋼中加入了微量強(qiáng)碳（氮）化物形成元素（V19第一節(jié)汽車零件的滲碳熱處理滲碳熱處理的主要目的是使零件獲得良好的抗疲勞性能和耐磨性，保證零件使用性能的可靠性。

采用滲碳淬火強(qiáng)化的熱處理零件有：汽車驅(qū)動橋的差速器齒輪變速器軸齒類零件轉(zhuǎn)向器軸齒件發(fā)動機(jī)活塞銷和齒輪零件等。

第一節(jié)汽車零件的滲碳熱處理滲碳熱處理的主要目的是使零件20Mn–Cr系列齒輪鋼：

16MnCr5、20MnCr5、27MnCr5等；Cr–Mo系列齒輪鋼:22CrMoH（SCM420H）等；

Cr–Mn–B系列齒輪鋼:20CrMnB（ZF7）、16CrMnB（ZF6）等；

Cr–Ni–Mo系列齒輪鋼:20CrNiMo、22CrNiMo等和20CrMnTiH我國汽車齒輪用鋼有汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于7HRC高級齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于4HRC。齒輪鋼的純凈度一般要求[O]≤2×10－5，高純度齒輪鋼要求[O]≤1.5×10－5，晶粒度要求等于或細(xì)于6級。Mn–Cr系列齒輪鋼：我國汽車齒輪用鋼有汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)21汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)淬透性帶寬一般要求淬透性帶寬應(yīng)控制在不大于7HRC高級齒輪鋼要求淬透性帶寬應(yīng)不大于4HRC。純凈度齒輪鋼的一般要求[O]≤2×10－5，高純度齒輪鋼要求[O]≤1.5×10－5，晶粒度

要求等于或細(xì)于6級。汽車齒輪鋼材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)淬透性帶寬22滲碳熱處理裝備箱式多用爐單排、雙排以及多排連續(xù)爐真空（低壓）滲碳高壓氣淬爐等。對滲碳熱處理工藝參數(shù)，如溫度、時間、碳勢、淬火過程以及動作程序完全自動控制，甚至可以根據(jù)零件的技術(shù)要求、材料牌號及特性等，系統(tǒng)可以自動生成工藝，實現(xiàn)智能控制。國內(nèi)汽車零件滲碳熱處理生產(chǎn)線的特點(diǎn)有：傳感技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用滲碳熱處理裝備箱式多用爐對滲碳熱處理工藝參數(shù)，如溫度、時間、23計算機(jī)控制在滲碳處理中的應(yīng)用（1）工業(yè)計算機(jī)對爐溫、碳勢、自動線動作程序的監(jiān)控與數(shù)據(jù)自動采集。

（2）對自動線滲碳熱處理工藝過程的自動跟蹤與監(jiān)控，實現(xiàn)滲碳工藝仿真與優(yōu)化和零件滲碳質(zhì)量的預(yù)測。

（3）對爐內(nèi)溫度、碳勢和動作的實時顯示及控制，系統(tǒng)故障自動診斷、顯示及報警。

（4）生產(chǎn)工藝全過程在線自動顯示、記錄、保存、建檔，建立可追蹤的熱處理質(zhì)量管理系統(tǒng)。根據(jù)需要可以查詢數(shù)月或數(shù)年前的生產(chǎn)記錄。計算機(jī)控制在滲碳處理中的應(yīng)用（1）工業(yè)計算機(jī)對爐溫、碳勢、24真空（低壓）滲碳技術(shù)一般真空（低壓）滲碳在小于2.7kPa的低壓下進(jìn)行，滲碳溫度在880～980℃。為適應(yīng)更高真空滲碳的需要，開發(fā)了在1000～1100℃高溫滲碳能夠保證組織細(xì)化的新型齒輪鋼。真空（低壓）滲碳具有工藝時間大大縮短、原料消耗極少、零件變形小、熱處理質(zhì)量好、零件表面光潔、無污染的顯著特點(diǎn)，是真正意義上的清潔、綠色熱處理。真空（低壓）滲碳技術(shù)一般真空（低壓）滲碳在小于2.7kPa的25

以CA—10B載重汽車變速箱中間軸的三檔齒輪為例（齒輪材料為20CrMnTi）說明滲碳鋼加工工藝。其加工工藝流程為：下料--鍛造--正火--機(jī)械加工齒形--滲碳（930(C）--預(yù)冷淬火（830(C）--低溫回火（200(C）--磨削精加工--裝配其中預(yù)備熱處理--正火后的組織為F+S，目的是改善鍛造組織，并得到合適的硬度（HB170~210），以利于機(jī)械加工；齒輪最終熱處理后得到的組織為：表面至心部M回+碳化物顆粒+Ar--M回+Ar，完全淬透時心部組織為低碳M回+F，未淬透時則為F+S。以CA—10B載重汽車變速箱中間26合金滲碳鋼滲碳后的熱處理工藝（最終熱處理）：滲碳后直接淬火，再低溫回火。3.1合金滲碳鋼圖3-420CrMnTi鋼齒輪的熱處理規(guī)范采用這種工藝的零件通常只要求表面高硬度和耐磨性，而對基體性能要求不高。主要用于滲碳后不容易過熱的鋼種。合金滲碳鋼滲碳后的熱處理工藝（最終熱處理）：3.1合金滲碳27第二節(jié)汽車零件調(diào)質(zhì)熱處理汽車零件的調(diào)質(zhì)熱處理可分保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)熱處理和一般調(diào)質(zhì)熱處理。保護(hù)氣氛熱處理能夠保證零件在熱處理過程中不會產(chǎn)生表面氧化、脫碳等缺陷，確保零件的表面質(zhì)量。當(dāng)調(diào)質(zhì)處理后零件工作面需要后續(xù)加工時，采用一般熱處理。根據(jù)零件的質(zhì)量、大小，調(diào)質(zhì)熱處理裝備有網(wǎng)帶爐鑄鏈爐料盤（料筐）推桿式爐托架爐懸掛式連續(xù)爐。第二節(jié)汽車零件調(diào)質(zhì)熱處理汽車零件的調(diào)質(zhì)熱處理可分保護(hù)28汽車連桿螺栓的熱處理服役條件汽車連桿螺栓的熱處理服役條件29工藝流程工藝流程30汽車零部件的熱處理課件31調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展（1）爐型由于輻射管加熱和網(wǎng)帶壽命的大幅度提高，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)網(wǎng)帶爐得到普遍應(yīng)用。網(wǎng)帶爐具有爐內(nèi)布料、加熱均勻，零件質(zhì)量穩(wěn)定，工作環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)。特別對高強(qiáng)度螺栓熱處理，采用網(wǎng)帶爐使質(zhì)量有了可靠保證。

（2）碳勢控制技術(shù)的應(yīng)用碳勢控制技術(shù)在保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線上得到普遍應(yīng)用。采用碳勢控制技術(shù)使?fàn)t內(nèi)碳勢控制精度可達(dá)到±0.03%，保證了零件熱處理質(zhì)量。

（3）計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用通過計算機(jī)能夠按照工藝設(shè)定自動完成工件的生產(chǎn)全過程，記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝參數(shù)，具有完善的故障診斷、顯示，安全警示及連鎖功能。（4）快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用快速淬火油的應(yīng)用保證了高強(qiáng)度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用解決了零件淬油不硬、淬水開裂以及零件淬火變形的質(zhì)量問題。調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展（1）爐型由于輻射管加熱和網(wǎng)帶壽命的大32第三節(jié)汽車零件的感應(yīng)熱處理目前，實施感應(yīng)淬火的汽車零件主要是傳遞動力轉(zhuǎn)矩的汽車軸類零件，如曲軸、半軸、花鍵軸、傳動軸、凸輪軸以及各種銷軸類零件。十幾年來，感應(yīng)電源也有了迅猛發(fā)展?，F(xiàn)在，美、英、日、德、西班牙等工業(yè)發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的全固態(tài)晶體管電源已達(dá)幾十種，產(chǎn)品規(guī)格齊全，體積小，電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)92%以上，功率頻率可以覆蓋整個感應(yīng)加熱的領(lǐng)域。感應(yīng)淬火機(jī)床正朝柔性化、自動化、智能化控制方向發(fā)展。具有零件識別、能量控制、工藝參數(shù)顯示及故障診斷、顯示、報警的感應(yīng)淬火裝置在生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。第三節(jié)汽車零件的感應(yīng)熱處理目前，實施感應(yīng)淬火的汽車零33第四節(jié)鍛造余熱熱處理大部分汽車結(jié)構(gòu)零件采用熱鍛成形工藝。利用鍛造余熱實施毛坯的熱處理是節(jié)能的重要措施。如采用鍛造余熱等溫退火、鍛造余熱淬火，可以獲得利于后續(xù)加工所需要的組織和硬度，省去了再次加熱熱處理能耗，節(jié)能效果十分顯著。利用鍛造余熱熱處理的零件有各類齒輪毛坯、前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、搖臂、花鍵軸、曲軸、連桿等。對齒坯的余熱等溫退火，為了保證鍛造余熱熱處理的組織、硬度均勻性，需要嚴(yán)格控制終鍛溫度、中冷過程、等溫溫度等。對余熱淬火的零件，為保證零件的強(qiáng)韌化性能，除了直接淬火工藝外，也可以采用預(yù)冷至55