汽车齿轮轮钢20MnCr5及其热处理工艺研究
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摘要
改革开放以来，我国从先进发达国家引进了很多汽车生产技术，使我国的汽车生产和质量水平上了一个很大的台阶。引进技术的最终目的是实现国产化，其中汽车传动系统(变速箱和后桥)齿轮材料国产化及热处理工艺研究是最重要的工作之一。
本文根据引进汽车齿轮钢的技术条件，委托大冶钢厂冶炼了20MnCr5钢，对钢材的成分、力学性能、淬透性、晶粒度、纯净度、低倍组织等项目进行了检验。并对检验内容、检验方法及检验结果等作了详细的介绍，复检结果表明大冶钢厂冶炼的20MnCr5钢符合引进产品的技术条件要求，为后续工作打下了良好的基础。
在此基础上，进行了一系列的预备热处理工艺试验，找出了最佳的预备热处理工艺方案，从而改善了齿轮毛坯的切削加工性能，使其组织、性能更加均匀稳定，减少了热处理变形；还进行了渗碳热处理工艺试验，并采用碳势自动控制技术，使齿轮的热处理质量达到引进产品的技术条件要求；分析了影响热处理变形的各种因素，摸索出控制热处理变形的有效措施。
本文还就真空脱气钢和普通电炉钢进行了接触疲劳和弯曲疲劳试验，系统地研究了纯净度对齿轮钢疲劳性能的影响。
China has imported many-advanced foreign technology of manufacturing automobile since reform and opening to the world. It greatly improved the technology and quality of our automobile. But our last goal is to manufacture automobiles using our own technology. For this, one of the important things is to research the gear steel of the automobile and it heat treatment technology.
So according to the requirement of the import product, we entrusted Da Ye iron and steel works to smelt the gear steel-20MnCr5. After this we test the chemical composition, mechanical property, quenches hardenbility, grain-size, impurities and low multiple microstructures etc of the steel made by Da Ye iron and steel works, and also drifted the contents, method and the result of the test in detail. The test result show that the steel of 20MnCr5 made by Da Ye tally with the requirement of the import automobile technology.
On this base, we conducted a series of heat treatment such as conditioning heat treatment and carburizing, and found out an optimum technology parameter of heat treatment. Thereby improved the machinability of gear blank and made it' s structure more even and stable and at the same time reduced the deformation of heat treatment. This paper also analyzed the influence factor of deformation of heat treatment and come to a conclusion of controlling the deformation according to the test result and analyses.
At the same time, we also conducted the test of the contact fatigue and the bending fatigue of the material and studied system on the influence of the purity on the fatigue property of the gear steel.
本文根据引进汽车齿轮钢的技术条件，委托大冶钢厂冶炼了20MnCr5钢，对钢材的成分、力学性能、淬透性、晶粒度、纯净度、低倍组织等项目进行了检验。并对检验内容、检验方法及检验结果等作了详细的介绍，复检结果表明大冶钢厂冶炼的20MnCr5钢符合引进产品的技术条件要求，为后续工作打下了良好的基础。
在此基础上，进行了一系列的预备热处理工艺试验，找出了最佳的预备热处理工艺方案，从而改善了齿轮毛坯的切削加工性能，使其组织、性能更加均匀稳定，减少了热处理变形；还进行了渗碳热处理工艺试验，并采用碳势自动控制技术，使齿轮的热处理质量达到引进产品的技术条件要求；分析了影响热处理变形的各种因素，摸索出控制热处理变形的有效措施。
本文还就真空脱气钢和普通电炉钢进行了接触疲劳和弯曲疲劳试验，系统地研究了纯净度对齿轮钢疲劳性能的影响。
China has imported many-advanced foreign technology of manufacturing automobile since reform and opening to the world. It greatly improved the technology and quality of our automobile. But our last goal is to manufacture automobiles using our own technology. For this, one of the important things is to research the gear steel of the automobile and it heat treatment technology.
So according to the requirement of the import product, we entrusted Da Ye iron and steel works to smelt the gear steel-20MnCr5. After this we test the chemical composition, mechanical property, quenches hardenbility, grain-size, impurities and low multiple microstructures etc of the steel made by Da Ye iron and steel works, and also drifted the contents, method and the result of the test in detail. The test result show that the steel of 20MnCr5 made by Da Ye tally with the requirement of the import automobile technology.
On this base, we conducted a series of heat treatment such as conditioning heat treatment and carburizing, and found out an optimum technology parameter of heat treatment. Thereby improved the machinability of gear blank and made it' s structure more even and stable and at the same time reduced the deformation of heat treatment. This paper also analyzed the influence factor of deformation of heat treatment and come to a conclusion of controlling the deformation according to the test result and analyses.
At the same time, we also conducted the test of the contact fatigue and the bending fatigue of the material and studied system on the influence of the purity on the fatigue property of the gear steel.
引文
[1]、王特典、卫家楣、张启芳 工程材料 机械出版社 1994
[2]、孔德淳 化学热处理原理 航空工业出版社 1992
[3]、胡明娟、潘建生 钢铁化学热处理 上海交通大学出版社 1995
[4]、Yuanwen、Yu jianwei、Cailu The effect of oxygen content on rolling contact fatigue life of 20MnCr5 steel, proceedings of the fifth international pacific conference on automotive engineering, vol, 3,Nov. 1989
[5]、N. Tsushima and H. Kashimura Improvement of rolling contact fatigue life of bearing steels, SAE 841123
[6]、Geopprey Parrish The influence of micro-structure on the properties of case carburized components 1985
[7]、蔡璐等 钢的纯净度的评定方法——Κ法的讨论 1990
[8]、夏立芳 金属热处理工艺学 哈尔滨工业大学出版社 1985
[9]、郑新民 工程材料 清华大学出版社 1991
[10]、戚正风 金属热处理原理 机械工业出版社 1986
[11]、邓增杰、周敬恩 工程材料的断裂与疲劳 机械工业出版社 1994
[12]、韦德骏 材料力学性能与应力测试 湖南大学出版社 1997
[13]、史美堂 金属材料及热处理 上海科学技术出版社 1983
[14]、曹敏达主编 金属热处理 《金属热处理》编辑部 2000
[15]、洪班德等 化学热处理 哈尔滨黑龙江出版社 1981
[16]、夏国华、杨树蓉 现代热处理技术 兵器工业出版社 1997
[17]、谭家俊、李国俊 国内外金属材料及热处理技术现状与发展 国防工业出版社 1995
[18]、钟华仁 热处理质量控制 国防工业出版社 1990
[19]、中国机械工程学会热处理学会主编 化学热处理原理 机械工业出版社 1988
[20]、周惠久、黄志明 金属材料强度学 科学出版社 1989
[21]、[日]内藤武志，渗碳淬火实用技术，机械工业出版社，1985
[22]、《表面处理工艺手册》编制委员会，表面处理工艺手册，上海科学技术出版社 1997
[23]、阎洪，金属表面处理新技术，冶金工业出版社，1985
[24]、刘孝曾，热处理炉及车间设备，机械工业出版社，1985
[25]、孟繁杰、黄国靖，热处理设备，机械工业出版社，1987
[26]、[苏]诺维柯夫，金属热处理理论，1987，机械工业出版社，1987
[27]、彭其凤、丁洪太，热处理工艺及设计，上海交通大学，1994
[28]、杨世璇、吴光英，注滴式可控气氛热处理，机械工业出版社，1991
[29]、霍廷权、傅家骐，热处理工艺方法300种，中国农业机械出版社，1984
[30]、易健、王祥，热处理对Cr-Ni-Mo系渗碳钢机械性能的影响，特殊钢，2002，02
[31]、刘云旭，合金渗碳钢的预先热处理研究，汽车工艺与研究，1997，8
版社，1988
[32]、柳春桃，国内齿轮钢发展方向，湖南冶金，1996，05
[33]、刘云旭等，汽车齿轮用渗碳钢的发展现状及前景，汽车材料与工艺，1998，9
[34]、赵仁高，减小热处理变形、防止开裂的技术探讨，兵器材料科学与工程。1999，3
[35]、王小宝，齿轮的材料及热处理，矿冶，2000，9
[36]、刘云旭等，合金渗碳钢锻件等温正火的研究，金属热处理，1995，2
[37]、金属热处理标准化技术委员会，金属热处理标准应用手册，机械工业出版社，1994
[38]、中国机械工程学会热处理专业委员会，金属热处理问答，机械工业出版社，1992
[39]、阎承沛，美国热处理工业技术2020年远景述评，金属热处理，1998，2
[40]、李超，金属学原理，哈尔滨工业大学出版社，1989
[41]、包雪鹏，汽车渗碳齿轮钢标准和发展趋势，汽车工艺与材料，1999．12
[42]、阎承沛，我国齿轮热处理技术概况及发展趋势，热处理，2002．1
[43]、赵振业，航空高性能齿轮钢的研究与发展，航空材料学报，2000．9
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