[发明专利]用20CrMnTi钢加工成汽车变速箱零件的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料加工成汽车变速箱零件的加工工艺。

背景技术

汽车变速箱中的零件，如倒档中间齿轮轴、间隔套、齿轮等，材料为20CrMnTi钢，其形状复杂、厚薄相差悬殊大，是汽车上的关键重要零件，对这种材料的零件要求较高，其中渗碳深度要求在0.84-1.34之间，表面硬度要求在58-64HRC。这种汽车倒档中间齿轮轴等零件的加工工艺基本包括锻造、预备热处理、机械加工、渗碳淬火，磨削等步骤，而大部分小厂无条件购置高档渗碳淬火设备，其渗碳、淬火均在无碳势控制的井式渗碳炉中进行，凭借经验控制渗碳剂滴入量，来达到控制碳势目的，在最后一道工序厚薄相交处磨削时经常出现放射状、网络状裂纹，且裂纹量达60％以上。一般来说：渗碳层深度要求越深，其裂纹倾向越大。因此，生产的汽车变速箱零件合格率不高。产生裂纹的原因有可能是在热处理的渗碳淬火过程中产生裂纹，也有可能是磨削过程产生裂纹。这是一个较为复杂的问题。但无论是渗碳淬火过程产生裂纹还是在磨削过程中产生裂纹，其主要因素是残余内应力引起的。其中应力有两种，一种是拉应力，即拉应力超过材料的破断抗力即产生裂纹，另外一种是压应力，提高压应力可防止裂纹的产生。这种产生裂纹的20CrMnTi钢所锻造的零件，经过金相分析后，存在表面碳浓度过高，有角状、块状碳化物、残余奥氏体量大于30％的情况。因而，如何提高20CrMnTi钢的压应力来避免产生裂纹是本领域技术人员一直难以解决的问题。

发明内容

鉴于背景技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够避免产生裂纹，用20CrMnTi钢加工成汽车变速箱零件的工艺。

为此，本发明是采用如下技术方案来实现的：如：一种用20CrMnTi钢加工成中间齿轮轴的工艺，其特征在于具有如下步骤：锻造、预备热处理、机械加工、渗碳淬火，磨削，其中，在渗碳淬火时，在910～930摄氏温度下进行渗碳，渗碳时监控渗碳剂的滴入量，确保渗碳炉中的碳势控制在0.85-1.0范围内，然后将渗碳炉降温到830～850摄氏度，出炉预冷后直接淬火，将残余奥氏体量控制在小于或等于10％，再提高回火温度，回火温度不高于250摄氏度，并延长保温时间，最后进行强力喷丸。

渗碳淬火后，若发现表面有块状、角状碳化物时，采取高温正火，以消除角状、块状碳化物。

本发明的这种工艺中，采用监控渗碳剂的滴入量，控制碳势和残余奥氏体量，即可防止20CrMnTi钢的裂纹倾向，经过本发明工艺后，可有效提高20CrMnTi钢的力学性能和使用寿命，而且工艺简单，具有很好的重现性，并在磨削时就不会产生裂纹，加工成汽车变速箱零件如倒档中间齿轮轴、间隔套后，合格率达到100％。

具体实施方式

下面再进一步详细描述本发明的有关细节。

这种用20CrMnTi钢加工成汽车变速箱零件的工艺，具有如下步骤：锻造、预备热处理、机械加工、渗碳淬火、磨削，其中，渗碳淬火时，在910～930摄氏度温度下进行渗碳，本实施例选择920±10℃渗碳，保温5-7小时，渗碳时监控渗碳剂的滴入量，使得渗碳炉中的碳势控制在0.85-1.0范围内，监控时最好采用氧探头进行自动监控，如无法采用氧探头，采用人工调节渗碳剂的滴入量也是可以的；然后将渗碳炉降温到830～850摄氏度，出炉预冷后直接淬火，将残余奥氏体量控制在小于或等于10％，渗碳淬火后，取样检查金相组织，发现有角状、块状碳化物时，采取高温正火预以补救，消除角状、块状碳化物。在保证表面硬度的前提下，可提高回火温度，回火温度不高于250摄氏度，一般来说，零件表面碳浓度较高时，回火温度就可偏高，零件表面碳浓度较低时，回火温度就较低，回火温度最高不能超过250摄氏度，防止硬度降低，同时延长回火保温时间，在传统的工艺中，保温时间约为2小时，本实施例的保温时间延长到2小时以上3小时以内，最后进行强力喷丸，来提高零件表面压应力。喷丸力度越大，零件表面的压应力越大。当渗碳层深度达到上限时，就不能以高温正火的方法作为补救措施，以消除角状、块状碳化物。否则，正火后渗碳层深度超深，不能满足渗碳层深度技术要求且拉应力大。此时，可加大喷丸力度，增加压应力，以抵消其磨削加工时产生的拉应力。在磨削时选择中软硬度的砂轮进行磨削加工，或者经常修复砂轮，磨削量控制在0.01-0.05之间。经过这种工艺对20CrMnTi钢进行处理后，在加工汽车变速箱零件时，并不会出现裂纹，其合格率达到100％。