【正文】 ，改進(jìn)硬度小于160HBS毛坯的切削性能。此外，這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動(dòng)零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。 40Cr可以進(jìn)行氮化處理，屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。軟氮化是活性氮化，現(xiàn)在比較常用的是氣體氮化。此外亦可代替40Cr鋼制作Φ250～320mm卷揚(yáng)機(jī)中間軸等較大截面的零件。在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下，綜合力學(xué)性能良好，低溫沖擊韌度良好。用于制造鍛造和冷沖壓且截面尺寸較大的重要調(diào)質(zhì)件，如連桿、圓盤、曲軸、齒輪、軸、螺釘?shù)取＜庸ぷ冃挝⑿?，抗疲勞性能相?dāng)好。 齒輪零件用材及熱處理工藝 齒輪選材一般要求本文所指齒輪是指汽車變速箱中的各類齒輪。1. 對(duì)汽車齒輪鋼的質(zhì)量要求齒輪鋼不但要有良好的強(qiáng)韌性、耐磨性，承受沖擊，彎曲和接觸應(yīng)力，且還要變形小、精度高、噪音低。末端淬透性的穩(wěn)定與否對(duì)齒輪熱處理后變形量的影響很大，淬透性帶寬度愈窄，離散度愈小，愈有利于齒輪的加工及提高其嚙合精度。日本對(duì)Cr、CrMo、CrNiMo滲碳合金鋼的氧含量和疲勞壽命之間的關(guān)系曾做過實(shí)驗(yàn)，當(dāng)氧含量從25106降到10106以下時(shí)，其疲勞壽命可以數(shù)倍的增加，中國對(duì)SCM420H、20MnCr5等引進(jìn)鋼種也進(jìn)行過脫氣和不脫氣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證實(shí)脫氣50多以上。目前齒輪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已將汽車用齒輪鋼的氧含量規(guī)定為≤20106，而很多采用LF+VD或LF+RH精煉處理的特殊鋼廠家，已可以將齒輪鋼的氧含量控制在15106以下。c類夾雜為硅酸鹽類夾雜，由于冶煉裝備的變化，目前國內(nèi)大多數(shù)特鋼廠都可以達(dá)到1級(jí)以下的水平。晶粒細(xì)化主要通過添加一定量的細(xì)化晶粒元素如Al、Ti、Nb等來達(dá)到。國內(nèi)外對(duì)細(xì)化品粒都十分重視。這些鋼比我國國標(biāo)GB73188易切削結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件中的硫含量(最低的S=％~％，最高的S=％~％)低得多。鋼種的不同，帶狀組織的級(jí)別的嚴(yán)重程度不同，CrMo、CrNiMo鋼帶狀組織較其它鋼種嚴(yán)重，由于帶狀組織不易消除，齒輪廠一般要求帶狀組織小于3級(jí)。因此滲碳齒輪鋼有降低鋼中[Si]含量的趨勢(Si≤0．12％)，同時(shí)也加快了齒輪的滲碳速度。長期以來，我國齒輪鋼沿用原蘇聯(lián)的20CrMnTi材質(zhì)，這種材質(zhì)由于符合我國的資源具有成本低、工藝性能好、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)且可以滿足國內(nèi)大多數(shù)齒輪材質(zhì)的要求，所以這種材質(zhì)仍占據(jù)著中國汽車齒輪鋼材的50％左右。1. 齒輪鋼的種類與發(fā)展方向按照合金系列分類，齒輪鋼可分為CrMnTi系、Cr系、MnCr系、CrMo系、CrMnB系以及CrNiMo系，分別闡述如下：CrMnn系：主要以20CrMnTiH為主，同時(shí)根據(jù)不同車型、不同齒輪廠的加工工藝，20CrMnTm又可以分為H1，HH3等不同淬透性帶寬的子鋼號(hào)系列。CrMnB系齒輪鋼，品種主要是德國的ZF6(16CI16CrMnBH)， ZF7(B)(18CrMnBH、20CrMnBH)。CrNiMo系齒輪鋼：鋼種主要為SAE8620H、SAE8627H、SAE4320H美國鋼號(hào)及ZFlA(或17CrNiMo6)德國鋼號(hào)，用于切諾基轎車、斯太爾卡車齒輪。較低的碳含量能保證零件心部有良好的韌度。因此，用含鉻和鉬的鋼滲碳時(shí)，滲碳?xì)夥找巳跻苑乐惯^量碳化物的形成。碳氮共滲采用的鋼種與滲碳鋼相似，但碳氮共滲的滲層較淺，零件的心部硬度也略高。（2）滲碳鋼的加工工藝及其對(duì)鋼材的要求滲碳鋼主要用來制造傳動(dòng)齒輪[27]，其生產(chǎn)過程大致如下：熱軋鋼材鍛造（平鍛、模鍛、鍛壓機(jī)鍛造或精鍛機(jī)精鍛）鍛坯熱處理（正火、等溫退火或利用鍛熱等溫退火，目的是得到適宜的硬度和組織以利于切削加工）切削加工滲碳熱處理(包括滲碳或碳氮共滲，淬火和回火)磨內(nèi)孔或珩磨齒面質(zhì)量檢查成品。當(dāng)零件不經(jīng)鍛造而是用鋼材直接切削加工制成時(shí)，鋼材的表面缺陷在切削時(shí)可以加工掉，這種鋼材稱“切削加工用鋼”，機(jī)械制造廠根據(jù)自己的加3232藝來選擇“熱加工用鋼”或“切削加工用鋼”。載貨汽車用的合金元素含量較低的鋼種，如20Cr、20CrMnTi、20MnTiB、20MnVB等鋼種鍛造后的毛坯經(jīng)正火處理后就可以得到珠光體加鐵素體組織和適于切削加工的硬度范圍(156～187HBW)。合金元素含量較高的滲碳鋼種，如12CrNi12Cr2Ni4和18Cr2Ni4Mo等鋼正火后硬度高，難于切削加工，必須再經(jīng)高溫回火后才能切削加工，即使如此，可加工性仍很差。根據(jù)需方要求也可以熱處理（正火、退火或高溫回火）狀態(tài)交貨。 16MnCr5材料及熱處理狀態(tài)16MnCr5齒輪鋼是從德國引進(jìn)的鋼種，相當(dāng)于我國15CrMn鋼，有較好的淬透性和切削性，對(duì)較大截面零件，熱處理后能得到較高表面硬度和耐磨性，低溫沖擊韌度也較高。灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。（1）刨削刨削是單件小批量生產(chǎn)的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可達(dá)IT9~IT7級(jí)，~。但刨削所需的機(jī)床、刀具結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，調(diào)整容易，通用性強(qiáng)。圖8－4為寬刃精刨刀，前角為10?~15?，有擠光作用；后角為5?，可增加后面支承，防止振動(dòng)；刃傾角為3?~5?。銑削的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件的直線運(yùn)動(dòng)。 灰鑄鐵材料及熱處理工藝％叫鋼。一般分為石墨鑄鐵和白口鐵?；诣T鐵中石墨是片狀，比較脆，硬度比白口鐵小，可以進(jìn)行機(jī)械加工。一般小型鑄造廠的產(chǎn)品都是灰鑄鐵。故工業(yè)上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。表示抗拉強(qiáng)度分別為200、300、400MPa。在工具鋼中，碳素工具鋼性能相對(duì)較差，一般150℃以下使用，％～％。合金工具鋼是在碳素工具鋼中加入Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等合金元素的鋼。目前，大部分刀具材料都是普通高速鋼(W6Mo5Cr4V2)，在普通銑床上用來加工鋁合金材料的飛機(jī)零件。在眾多的金屬材料表面改性處理技術(shù)中, 熔覆處理技術(shù)具有熔覆層厚、熔覆層質(zhì)量高、熔覆層成分可調(diào)等優(yōu)點(diǎn), 在很大程度上適合于處理耐磨性要求較高的工作表面。鎳基自熔性合金以其優(yōu)良的耐磨性而在表面強(qiáng)化領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用, 是表面技術(shù)中最早實(shí)現(xiàn)系列化和商品化的粉末之一。下面對(duì)緊固件及個(gè)別零部件材料及熱處理情況做一介紹。ISO SAE Grade8則要用低到中合金鋼材料，經(jīng)過熱處理(淬火+回火)，用合金材料在材料機(jī)械性能方面有一個(gè)很好的結(jié)合，常用的材料為40Cr35CrMoSAE5140SCM435SAE4135SAE4137JISSCr440(H)DIN41Cr4等，實(shí)際上45也可以達(dá)到要求的機(jī)械性能，不過在綜合機(jī)械性能方面要比合金鋼稍有遜色。ISOClass8，SAEGrade5，一般要用Ml35SAE1035DINC35，小規(guī)格的螺母不需要熱處即可達(dá)要求的機(jī)械性能，規(guī)格大的要經(jīng)過熱處理(淬火+回火)。 平墊圈用料 無機(jī)械性能要求的平墊圈一般用角料制造，如Q235A，有硬度要求但不高時(shí)可以用較厚板料壓延一下達(dá)到要求的硬度。生產(chǎn)農(nóng)機(jī)曲軸的材料基本可分為。 鉚釘、銷軸類 鉚釘、銷軸類一般用料與螺栓相同，但有些鉚釘硬度不可太高，甚至有些要求HRB60以下，一般正?；牧嫌捕仍贖RB7080，因此有些要經(jīng)過退火才能達(dá)到性能要求。如SAE1035等中碳鋼。實(shí)際上含碳量越高，冷成型就越困難，特殊情況另當(dāng)別論了。但該工藝存在耐磨層厚度小且易產(chǎn)生裂紋和剝落、材料損耗大、成本高等缺點(diǎn)[34]。但目前對(duì)氬弧熱源進(jìn)行熔覆的研究尚少。 刀具材料表面改性技術(shù)但是，上面幾種鋼在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，由于接觸環(huán)境比較復(fù)雜（如切割機(jī)等接觸地面、雜草等），耐磨性不夠，使用壽命很低。合金工具鋼廣泛用作刃具、冷、熱變形模具和量具，也可用于制作柴油機(jī)燃料泵的活塞、閥門、閥座以及燃料閥噴嘴等。與合金工具鋼相比，此類鋼淬透性低，在水中淬透直徑為15mm，而在油中淬透直徑僅為5mm。一般用于制作刃具、模具和量具?；诣T鐵的熱處理方式為：① 消除內(nèi)應(yīng)力退火；② 改善切削加工性退火 ③ 表面淬火?；诣T鐵中的片狀石墨對(duì)基體的割裂嚴(yán)重，在石墨尖角處易造成應(yīng)力集中，使灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性遠(yuǎn)低于鋼，但抗壓強(qiáng)度與鋼相當(dāng)，也是常用鑄鐵件中力學(xué)性能最差的鑄鐵?；诣T鐵就是普通鑄鐵，多用在閥門，設(shè)備底座，等一些對(duì)強(qiáng)度要求不高，載荷不大的設(shè)備上。典型材料是犁鏡，就是犁鏵（牲口使用的犁鏵，現(xiàn)在機(jī)械犁地的犁鏵是鋼的）。由于鐵屬于脆性材料，多數(shù)采用鑄造方法生產(chǎn)，一般比較多的叫鑄鐵。（3）銑削的工藝特征及應(yīng)用范圍銑刀由多個(gè)刀齒組成，各刀齒依次切削，沒有空行程，而且銑刀高速回轉(zhuǎn)，因此與刨削相比，銑削生產(chǎn)率高于刨削，在中批以上生產(chǎn)中多用銑削加工平面。（2）銑削銑削是平面加工中應(yīng)用最普遍的一種方法，利用各種銑床、銑刀和附件，可以銑削平面、溝槽、弧形面、螺旋槽、齒輪、凸輪和特形面，如圖85所示。當(dāng)前，普遍采用寬刃刀精刨代替刮研，能取得良好的效果。刨削的主運(yùn)動(dòng)是變速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。此外還有刮研、研磨、超精加工、拋光等光整加工方法。毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。此外，精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵。 16MnCr5齒輪鋼化學(xué)成份： 碳 C ：～ 硅 Si：≤ 錳 Mn：～ 硫 S ：～ 磷 P ：≤ 鉻 Cr：～ 16MnCr5齒輪鋼力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：1373 條件屈服強(qiáng)度 (MPa)：1187 伸長率 δ5 (％)：13 斷面收縮率 ψ (％)：57 沖擊韌性值 αku (J/cm2)：72 硬度 ：≤297HB 試樣尺寸：某試料 16MnCr5齒輪鋼熱處理規(guī)范：900℃油淬+870℃油淬+200℃回火，金相組織為回火馬氏體。SCr420H以軋制或鍛制狀態(tài)交貨。 20CrMnTiH齒輪鋼化學(xué)成份： 碳 C ：～ 硅 Si：～ 錳 Mn：～ 硫 S ：允許殘余含量≤ 磷 P ：允許殘余含量≤ 鉻 Cr：～ 鎳 Ni：允許殘余含量≤ 銅 Cu：允許殘余含量≤ 鈦 Ti：～ 20CrMnTiH齒輪鋼的硬度：退火或高溫回火時(shí)≤217HB，壓痕直徑≥。C)奧氏體化后在空氣中連續(xù)冷卻過程中完成相變的，如果鍛坯冷卻時(shí)是成堆放置時(shí)各個(gè)齒坯冷卻速度不同而出現(xiàn)組織差異，冷卻速度過快或鋼中殘留含鉬量較高時(shí)將在組織中出現(xiàn)粒狀貝氏體，這種組織不利于切削加工并使?jié)B碳熱處理后變形難以控制。有時(shí)軋制鋼材的表面質(zhì)量滿足不了這樣高的要求，必須采用切削剝皮的鋼材。① 鍛造滲碳鋼因其所含合金元素總量不高，故其成分對(duì)鍛造工藝沒有多大影響[28]。異常組．織的出現(xiàn)，降低了零件的接觸疲勞等性能。微量的硼可以顯著地增加鋼材的淬透性能，但是碳含量增加時(shí)，它的作用減弱，當(dāng)面層碳含量達(dá)到共析成分時(shí)，它增加淬透性能的作用幾乎消失，而且熱處理后變形較大，采用滲碳硼鋼時(shí)，要注意這些特點(diǎn)。為改善性能，常在滲碳鋼中加入合金元素鉻、錳、鎳、硼、鉬、釩和鈦等。齒輪鋼的技術(shù)發(fā)展方向應(yīng)是，降低滲碳層表面氧化傾向大的合金元素含量，添加氧化傾向小的合金元素；控制齒輪鋼中的殘余奧氏體量；減少晶界偏析元素的含量；開發(fā)和應(yīng)用噴丸表面強(qiáng)化技術(shù)，增加表面的殘余應(yīng)力；研究和開發(fā)的新型齒輪鋼必須滿足高強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)性等多種要求；由于制造齒輪時(shí)需進(jìn)行大量的切削加工，需要開發(fā)易切削齒輪鋼。主要用于斯太爾重型卡車齒輪。CrMn系齒輪鋼：鋼種為16MnCr20MnCr25MnCr28MnCr27MnCr5，主要用于轎車齒輪，依維柯中巴車及部分引進(jìn)的重型卡車齒輪。隨著車型的不斷增多，這些鋼種在國內(nèi)市場上占有的份額越來越大。因此對(duì)齒輪的疲勞壽命影響較大，所以齒輪鋼不宜加較多的Ti細(xì)化晶?；蚍乐够炀В扑]采用A1或加少量Nb細(xì)化晶粒。解決帶狀組織的根本在于減少成分的偏析，加上與軋后適當(dāng)?shù)睦渌傧嘟Y(jié)合。另外，通過鋼材鍛軋后的空冷處理，防止粒狀貝氏體的出現(xiàn)，改善金相組織，也是提高切削性能的有效途徑。（4）加工性和易切削性隨著齒輪加工線的自動(dòng)化，為了不斷提高生產(chǎn)效率，許多國家正在研究使用易切削的齒輪鋼。目前我國齒輪鋼的晶粒度級(jí)別一般要求5~8級(jí)，而日本特別強(qiáng)調(diào)滲碳齒輪鋼的晶粒度應(yīng)不粗于6級(jí)，這是值得我們注意的。因?yàn)榇至５木ЯＪ節(jié)B層碳濃度相對(duì)增高，導(dǎo)致脆性增加，使彎曲強(qiáng)度下降，齒面容易剝落。目前要求B類夾雜不大于2級(jí)，D類夾雜不大于l級(jí)。中國電爐單煉的20CrMnTi氧含量水平約(30~40)106，電爐+LF爐雙煉法生產(chǎn)的齒輪鋼氧含量約25106，經(jīng)VD真空處理后可達(dá)到20106以下。而HH、HL鋼的帶寬一段都限制在7～8HRC范圍內(nèi)波動(dòng)。此外，良好的加工性能(包括冷、熱加工性和易切削性)也是齒輪行業(yè)所關(guān)心的重要指標(biāo)。汽車要適應(yīng)各類復(fù)雜多變的路況，其變速箱齒輪必然受沖擊頻繁，其強(qiáng)度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等機(jī)械性能指標(biāo)均要求比普通汽車齒輪要高[17]。其化學(xué)成份(分)如下： 碳C：～；硅Si：～ ；錳Mn：～ ；硫S：允許殘余含量≤ ；磷P：允許殘余含量≤ ；鉻Cr：～ ；鎳Ni：允許殘余含量≤ ；銅Cu：允許殘余含量≤ ；鈦Ti：～熱處理規(guī)范為：淬火：第一次880℃，第二次870℃，油冷?；瘜W(xué)成分如下（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%） ：碳 C ：～ ；硅 Si：～ ；錳 Mn：～ ；硫 S ：允許殘余含量≤ ；磷 P ：允許殘余含量≤ ；鉻 Cr：～ ；鎳 Ni：允許殘余含量≤ ；銅 Cu：允許殘余含量≤（3）20CrMnTi材料20CrMnTi是滲碳鋼，%%的低碳鋼。切削加工性良好，但焊接性差。碳 C ：～ 硅 Si：～ 錳 Mn：～ 硫 S ：允許殘余含量≤ 磷 P ：允許殘余含量≤ 鉻 Cr：允許殘余含量≤ 鎳 Ni：允許殘余含量≤ 銅 Cu：允許殘余含量≤ 硼 B ：～ 后面應(yīng)寫出在各個(gè)溫度下的熱處理工藝，應(yīng)該在寫出來 其他典型材料（1）40CrNi材料中碳合金調(diào)質(zhì)鋼。其淬透性較40Cr稍高，在油中臨界淬透直徑達(dá)18～33mm；正火后可切削性良好，冷拔、滾絲、攻絲和鍛造、熱處理工藝性能也都較好，高溫下晶粒長大、氧化、脫碳傾向及淬火變形傾向均較小；但