电机轴热处理

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汽车变速器齿轮轴热处理优化分析

作者：邵博

来源：《科技创新与应用》2015年第18期

摘 要：汽车变速器是汽车传动系统中的组成部分。在齿轮轴的加工工艺中，热处理是重要的环节，要合理采用材料和热处理方法，满足齿轮轴的加工技术要求。

关键词：变速器；齿轮轴；热处理；优化分析

1 工作条件分析

汽车变速器是汽车传动系统中的组成部分，其依靠齿轮传动的方式实现动力传递。在工作过程中齿轮轴与齿轮配合作高速旋转运动，齿轮轴接触较大的摩擦力、交变弯力矩和拉压载荷。因此，要求齿轮轴具有良好的力学性能、耐磨性能、抗疲劳强度。在齿轮轴的加工工艺中，热处理是重要的环节，要合理采用材料和热处理方法，满足齿轮轴的加工技术要求。

2 材料的选择

选择汽车变速器齿轮轴材料时，要根据齿轮轴的工作条件来确定。按照上文齿轮轴的工作条件分析，齿轮轴的选材适用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢。其热处理采用渗碳（碳氮共渗）、淬火、低温回火，齿轮轴表面可获得58～63HRC的高硬度，因淬透性较高，齿轮心部有较高的强度和韧性。这种齿轮轴的表面耐磨性、抗疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击能力都比表面淬火的齿轮轴高。

常用的合金渗碳钢有20CrMnTi、20Cr、18Cr2Ni4W。其中20Cr具有较大的晶粒长大倾向，且所能承受的负荷不能太大，故不采用。18Cr2Ni4W是高淬透性渗碳钢，具有良好的强韧性配合，缺口敏感小，但是切削工艺性差，合金元素含量高，成本较为昂贵，故也不采用。20CrMnTi具有良好的综合力学性能，低温冲击韧度较高，晶粒长大倾向小，冷热加工性能均较好，价格也较为合理，所以选用20CrMnTi作为该齿轮轴的材料比较合理。

20CrMnTi成分（%）：

C：碳在钢中形成固溶体，提高钢的强度；碳与钢中其他合金元素形成碳化物，提高钢的强度、耐磨性。

电机轴的材料

电机轴是电机的核心部件之一，其材料选择直接影响到电机的性能和使用寿命。在选择电机轴材料时，需要考虑到电机工作环境、负载情况、转速要求等多方面因素。常见的电机轴材料有钢、铝合金、不锈钢等，下面将针对这些材料进行详细介绍。

首先，钢是电机轴常用的材料之一。钢具有良好的机械性能和耐磨性，适用于承受较大负载和高转速的电机。常见的钢材包括碳素结构钢、合金结构钢等，其优点是价格相对较低，易于加工和热处理，但在腐蚀性环境下容易生锈，需要进行表面处理或选用不锈钢材料。

其次，铝合金是一种轻质材料，适用于要求电机轻量化和散热性能的场合。铝合金具有良好的导热性和耐腐蚀性，适用于一些特殊环境下的电机。但相对于钢材，铝合金的强度和硬度较低，需要在设计时考虑到加强结构或选择合适的合金材料。

另外，不锈钢也是一种常用的电机轴材料。不锈钢具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性能，适用于潮湿、腐蚀严重的工作环境。不锈钢的硬度和强度较高，但价格也相对较高，加工难度也较大。

综上所述，选择电机轴材料需要根据具体的工作环境和要求来综合考虑。在一般情况下，钢材是较为常见和经济的选择，适用于大多数的电机应用；铝合金适用于要求轻量化和散热性能的场合；不锈钢适用于腐蚀性环境下的电机。在选择材料时，还需要考虑到成本、加工难度、使用寿命等因素，以达到最佳的性能和经济效益。

总之，电机轴的材料选择是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多方面因素。只有根据具体情况选择合适的材料，才能确保电机的性能和可靠性。希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！

中间齿轮轴热处理工艺的探索

文章对中间齿轮轴的热处理工艺参数及装炉方式进行研究，目的为改善热处理后金相组织、提高表面硬度、缩短强渗阶段与淬火阶段的降温时间，节约能源，降低成本。改进前热处理工艺参数为920℃渗碳+830℃淬火+180℃回火，改进后热处理工工艺参数为890℃渗碳+850℃淬火+180℃回火，分析可知：降低渗碳温度可降低渗碳层的含碳量，减少渗层中残余奥氏体量，增加零件表面硬度和耐磨性；提高淬火温度有利于碳化物溶解和奥氏体均匀化，提高零件表面硬度。设计新工装，改变装炉方式，减小变形量。

标签：中间齿轮轴；渗碳淬火；硬度

1 中间齿轮轴结构及技术要求

1.1 中间齿轮轴的结构如图1所示

1.2 中间齿轮轴的技术要求

中间齿轮轴在车间进行渗碳处理，工艺路线为：装筐+前清洗+渗碳淬火+清洗+回火+检验+抛丸+校正+检验+转工，其中渗碳淬火、回火影响零件技术指标较重要的工序

2 中间齿轮轴热处理工艺及分析

2.1 热处理工艺

为了改善中间齿轮轴的表面组织及心部组织，提高表面硬度及耐磨性，防止中间齿轮轴渗碳后校正工序产生裂纹，增加零件的使用寿命，在其它条件相同的情况下进行不同的热处理工艺试验，并对不同工艺处理后的中间齿轮轴性能变化进行研究。原渗碳工艺的强渗温度选择为920℃，强渗时间设定为55min，淬火温度选择为830℃，淬火保温时间设定为30min，由920℃降到830℃所用的时间为160min。改进后渗碳工艺的强渗温度选择为890℃，强渗时间设定为100min，淬火温度选择为850℃，淬火保温时间设定为30min，由890℃降到850℃所用的时间为70min。

2.2 两种热处理工艺对比进行理论分析

由此我们可以分析得出，两种热处理渗碳工艺生产出的产品的指标都在规定技术范围内，但改进工艺后零件的性能有了显著的变化，除了渗层降低以外，表面硬度、心部硬度有所提高，残余奥氏体、碳化物等级有所降低。改进后工艺与改进前工艺对比分析如下：

汽车半轴的热处理工艺（35crmo）

摘要：35CrMo材料有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较40Cr高，而且相比40CrNiMo又不含有贵重的Ni元素。 高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达 500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差。这种钢通常用作调质件，也可高中频表面淬火或淬火及低、中温回火后使用，适用于在高负荷下工作的重要结构件，特别是受冲击、震动、弯曲、扭转负荷的机件，如车轴、发动机传动机件、大电机轴、汽轮发动机主轴、轧钢机人字齿轮、曲轴、锤杆、连杆、•紧固件以及石油工业的穿孔器等。

关键词:35crmo;表面淬火 ;低温回火

正文：

35crmo

根据国际焊接学会（IIW）推荐的碳（1）当Ceq<0.40%时，35CrMo合金结构钢材的 硬倾向不明显，可焊性优良，焊接时不必进行预热，可直接施焊；（2）当Ceq=0.40～0.60%时，钢材的硬倾向逐渐明显，可焊性尚可，焊接时需采取焊前适当预热，焊后缓冷等工艺措施，控制其焊接线能量；（3）当Ceq>0.60%时，钢材的硬倾向较强，可焊性较差，属于较难焊接的钢种，焊接时必须采取较高的预热温度和严格的工艺措施。经计算得出，35CrMo钢的碳当量值Ceq=0.72%。由此可见，这种材料的焊接性不良，焊接时其硬倾向较大，热影响区热裂和冷裂倾向都会较大，尤其在调质状态下焊接，热影响区的冷裂倾向将会表现得很突出，所以应在选取合适焊接材料、合理焊接方法的基础上，采取较高的焊前预热温度、严格工艺措施和控制适当的层间温度的条件下，才能达到实现产品焊接的目的。

强度特性

35CrMo合金结构钢，有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较40Cr高。蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达 500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差。低温至-110摄氏度，并具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度、淬透性良好，无过热倾向，淬火变形小，冷变形时塑性尚可，切削加工性中等，但有第一类回火脆性，焊接性不好，焊前需预热至150~400摄氏度，焊后热处理以消除应力，一般在调质处理后使用，也可在高中频表面淬火或淬火及低、中温回火后使用。