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1、一汽山东汽车改装厂车桥分厂 TEL：0535-5626775 Fax:0535-5639131我厂现有驱动桥齿轮材料使用情况主动锥齿轮材料从动锥齿轮材料备注LB30020CrNi3/20CrMnTi20CrNi3/20CrMnTiLC30022CrMoH/20CrMnMoH(5.921)22CrMoH/20CrMnMoH(5.921)43522CrMoH22CrMoH45720CrNiMo22CrMoH48520CrNi3H22CrMoH42020CrNiMo22CrMoH39020CrNiMo22CrMoH轮边行星齿轮材料太阳轮材料LB30020CrMnTi20CrMnTiLC30020Cr
2、MnTiH20CrMnTiH齿轮钢材料成分、性能对比表一、化学成分CSiMnCrNi其他合金结构钢（GB/T 3077-1999）20CrNi30.170.240.170.370.300.600.600.902.753.1520CrNiMo0.170.230.170.370.600.950.400.700.350.75Mo：0.200.3020CrMnMo0.170.230.170.370.901.201.101.40Mo：0.200.3020CrMnTi0.170.230.170.370.801.101.001.30Ti：0.040.10保证淬透性结构钢20CrMnTiH0.170.230.
3、170.370.801.151.001.35Ti：0.040.1020CrNi3H0.170.230.170.370.300.650.600.952.703.2520CrMnMoH0.170.230.170.370.851.201.051.40Mo：0.200.3022CrMoH0.190.250.170.370.550.900.851.25Mo：0.350.45二、材料性能根据最新金属材料实用手册，查阅国标号：合金结构钢GB/T 3077-1999；保证淬透性结构钢GB/T 5216-2004，可以查到材料的性能特点和用途。材料牌号试棒热处理方法材料性能应用范围抗拉强度MPa屈服强度MPa冲
4、击功J硬度不大于20CrNi325mm淬火后回火9307357824120CrNiMo15mm淬火后回火9807854719720CrMnMo15mm淬火后回火11808855521720CrMnTi15mm二次淬火后回火108085055217淬透性带范围离开淬火端距离（mm）处的硬度HRC1.5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 3020CrMnTiHHMax：48 48 47 45 42 39 37 35 32 29 28Min：40 39 36 33 30 27 24 22 20 20CrNi3HHMax：49 49 48 47 45 43 41 39 36 34 32Mi
5、n：41 40 38 36 34 32 30 28 24 22 2120CrMnMoHHMax：50 50 50 49 48 47 45 43 40 39 38Min：42 42 41 39 37 35 33 31 28 27 2622CrMoHHMax：50 50 50 49 48 46 43 41 39 38 37Min：43 42 42 41 39 36 32 29 24 24 23钢材退火或高温回火供应状态布氏硬度HB100/3000。驱动桥传动齿轮选用渗碳钢时所需考虑的因素一、工艺性能齿轮的工艺流程大致如下：锻造成形正火或等温退火处理切削加工热处理。二、淬透性能 淬透性能影响着齿轮渗
6、碳淬火后的心部硬度从而影响整个齿轮的性能，所以在设计齿轮的时候都在技术条件中规定了齿轮的心部硬度数值。当淬火条件固定时，齿轮的心部硬度决定于钢材的淬透性能。淬透性能对齿轮轮齿心部硬度和疲劳寿命的影响如图：曲线1：心部硬度28HRC，疲劳寿命1.8104曲线2：心部硬度40HRC，疲劳寿命36104 图 淬透性能对齿轮的心部硬度及疲劳寿命的影响例子：长期以来，我国载货汽车齿轮使用最普遍的钢种是20CrMnTi。这是上世纪50年代我国从原苏联引进的中型的汽车齿轮18XTr钢种(即20CrMnTi钢)。该钢晶粒细，渗碳时晶粒长大倾向小，具有良好的渗碳淬火性能，渗碳后可直接淬火。文献指出，在1980年
7、以前，我国的渗碳合金结构钢(包括20CrMnTi钢)在钢材出厂时只保证钢材的化学成分和用样品测定的力学性能，但是在汽车生产时常常出现化学成分和力学性能合格的钢材，由于淬透性能波动范围过大而影响产品质量的情况。例如若20CrMnTi渗碳钢的淬透性过低，则制成的齿轮渗碳淬火后，心部硬度低于技术条件规定的数值，疲劳试验时，齿轮的疲劳寿命降低一半；若淬透性能过高，则齿轮渗碳淬火后内孔收缩量过大而影响齿轮装配。基于钢材淬透性能对齿轮热处理后的性能的显著影响，在确定材料时请参看保证淬透性能的合金结构钢技术条件（GB52162004），我厂可按此条件选择齿轮材料。若齿轮工作时，对噪声有严格要求，那么对齿轮的
8、精度要求更高，变形要小，这样就对钢材的淬透性能提出了更高的要求。如德国大众汽车公司对制造奥迪、捷达和桑塔纳轿车齿轮的铬-锰钢的淬透性能要求为距末端10mm处的硬度范围在78HRC，而且同一批料要控制在4HRC以内。三、力学性能渗碳齿轮的使用情况和使用寿命受渗碳钢的力学性能的影响。而未渗碳时测得的力学性能只是渗碳零件心部的性能，渗碳后的力学性能是渗碳层与心部的综合力学性能，他受很多因素的影响，如心部的力学性能、渗碳层深度及金相组织、钢的化学成分、残余应力的分布等。通过用弯曲样品测定渗碳钢的静强度，了解到样品的心部硬度的提高，渗碳样品的弯曲强度也提高，而心部硬度又受钢材的淬透性能和含碳量的影响，因
9、此选用渗碳钢时，其淬透性能和含碳量是主要因素。 渗碳钢的冲击韧性：当样品尺寸较小、渗碳层较深时，冲击试验时是脆性破坏，冲击功只决定渗碳层性能；当样品尺寸大而渗碳层较薄时，冲击试验时是韧性破坏，冲击功只决定心部性能。渗碳钢的疲劳性能是很重要的性能，因为渗碳齿轮主要是在交变载荷下工作的，齿轮的轮齿承受交变弯曲应力，经常是在齿根部位由于弯曲疲劳而损坏；而齿轮轮齿的接触面工作时承受交变的接触压力，由于接触疲劳而损坏。有关文献指出，汽车齿轮的寿命主要由两大指标考核，一是齿轮的接触疲劳强度，二是齿轮的弯曲疲劳强度。前者主要由渗碳淬火质量决定，后者主要由齿轮材料决定。心部硬度和渗碳层深度对齿轮的疲劳性能的影
10、响有着相互矛盾的二方面因素，一方面心部硬度和渗碳层深度的提高，可以提高齿轮的弯曲疲劳性能，但是它们的增加又会降低表层残余压应力的数值，对接触疲劳有不利影响。因此，对于齿轮的疲劳强度，心部硬度和渗碳层都有一个最佳值。通常齿轮材料的淬透性能通过J9（距离淬火端9mm）或J15（距离淬火端15mm）加以了解，这是保证齿轮心部的淬透性，提高齿轮的弯曲疲劳性能。当齿轮工作时，表面承受最大应力，此时疲劳性能对表面情况最敏感，渗碳层的金相组织对疲劳性能也有很大的影响。在渗碳层金相组织中除马氏体外，还会出现由于内氧化物而形成的氧化物、分布形态不同的碳化物和残余奥氏体，他们都对疲劳性能有影响。在渗碳层表层形成的
11、氧化物大都存在于晶粒界间，有时成断续网状分布，使氧化物附近的某些合金元素贫化而使淬透性降低，并常有非马氏体组织出现，降低了表层硬度改变了残余应力的分布情况，因而降低疲劳性能。渗碳层组织中的碳化物呈粗大网状分布时对疲劳性能有不利影响，当呈细小颗粒状均匀分布时，对接触疲劳性能有利。渗碳层组织中的残余奥氏体数量很多时，会降低弯曲疲劳强度但能改善接触疲劳强度。钢的化学成分对齿轮的疲劳性能有很大影响，随着钢中镍含量的增加，渗碳钢的多次冲击抗力和弯曲疲劳性能都能提高。随着冶炼技术的提高，含氧量和夹杂物的降低，齿轮的疲劳强度都有较大的提高和改善。齿轮钢发展趋势资料待找，希望大家能够补充！总 结从齿轮材料和热
12、处理方面来考虑，选择齿轮材料时，我们希望零件热处理后力学性能能均匀一致，波动范围小，而且热处理变形小，因此要求齿轮材料淬透性能波动范围小（及淬透性能带小）。并且在选择齿轮钢材料时，需要考虑未渗碳时材料的力学性能（主要是渗碳后的零件心部性能），以及渗碳后的综合性能，从材料性能表中我们可以看出，在未渗碳时，其材料的硬度（基本上反映力学性能）的排序为20CrNi320CrMnTi20CrMnMo20CrNiMo,渗碳后的齿面硬度基本上在5862HRC，心部硬度J9值22CrMoH、20CrMnMoH稍好于20CrNi3H，20CrNi3H稍好于20CrMnTiH；从抗冲击性能上讲20CrNi3好于20CrMnTi及其他。By Stephly2007年5月