簡述中國汽車齒輪鋼研究進展

竇玉龍 宋瑛

摘要：隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，汽車行業(yè)正在不斷深入到我們的日常生活中。汽車中齒輪鋼是重要的傳動部件，對汽車起著重要的作用。當(dāng)前我國科技發(fā)展不夠完善，再加上汽車齒輪鋼工作條件復(fù)雜，為了將汽車齒輪鋼更好的完善，需對齒輪鋼性能的要求不斷提高。

關(guān)鍵詞：中國；汽車齒輪鋼；研究進展

一、汽車齒輪鋼的性能要求

汽車齒輪鋼主要是要求材料的強度、塑性、韌性、淬透性、純凈度、晶粒度等性能達(dá)標(biāo)，除此之外，齒輪鋼的加工性能也是一項重要指標(biāo)。提高齒輪鋼的強度、塑性、韌性可以增加齒輪鋼的使用壽命，利用降低齒輪鋼內(nèi)部的含氧量和含硫量，促使鉛能夠分布均勻，增加齒輪鋼的使用時長，減少資源浪費。齒輪鋼的淬透性對齒輪內(nèi)部滲碳淬火的強度起著重要的決定作用。淬透性主要是通過計算機計算爐前所用的碳含量來預(yù)測的，利用齒輪鋼淬透性的寬和有效截面，以此來減少齒輪鋼的熱處理變形和增加使用性能的最大化。純凈度主要是要求齒輪鋼內(nèi)部的氧化物和硫化物增加，通過降低有害雜物及鈦的使用，以此增加齒輪的耐疲勞性能和使用壽命。齒輪鋼的晶粒度主要是在冶金方面進行晶粒度的細(xì)化，利用高溫真空滲碳技術(shù)減少齒輪熱處理的變形量，降低齒輪彎曲強度，增加滲碳鋼的翠斷抗力。通過對汽車齒輪鋼的性能要求進行分析了解，明確到一個好的齒輪鋼需要具備練好的加工性能及易削性，降低齒輪鋼的含氧量防止出現(xiàn)空冷貝氏體不達(dá)標(biāo)，在進行齒輪鋼的性能要求檢測上，要保障齒輪鋼內(nèi)部性能均衡，避免出現(xiàn)不符合性能標(biāo)準(zhǔn)的齒輪鋼應(yīng)用到汽車組裝上[1]。

二、我國汽車齒輪鋼的材料應(yīng)用

當(dāng)前我國汽車行業(yè)正在持續(xù)發(fā)展，汽車齒輪鋼的材料種類越來越多，一般汽車主要應(yīng)用的齒輪鋼主要分為滲碳齒輪鋼、空冷貝氏體鋼、準(zhǔn)貝氏體鋼等齒輪鋼材料。滲碳齒輪鋼主要是由低碳合成的低碳合金鋼，由于當(dāng)前我國汽車行業(yè)正在向高性能、長壽命、經(jīng)濟實惠型、生產(chǎn)高效率型發(fā)展，滲碳齒輪鋼是當(dāng)前汽車齒輪鋼種類最多，應(yīng)用范圍最廣的一種齒輪鋼材料。空冷貝氏體鋼是非調(diào)質(zhì)鋼的一種齒輪鋼，由于有著空冷淬透性較好、能夠節(jié)省資源使用、降低生產(chǎn)成本、冷熱加工性能較好等眾多優(yōu)點。汽車生產(chǎn)廠家對這種齒輪鋼材料進行深入的研究，通過進行深入研究和實驗，將其滲碳工藝性能優(yōu)勢利用滲碳?xì)饫浯慊鸬姆椒ǎ档推圐X輪鋼的變形量，在實現(xiàn)經(jīng)濟實惠的前提下最大可能的提高空冷貝氏體鋼的精度和性能，將空冷貝氏體鋼廣泛應(yīng)用到汽車行業(yè)，減少汽車生產(chǎn)成本。準(zhǔn)貝氏體鋼是一種特殊的汽車齒輪鋼，主要是由貝氏體、鐵素體等殘留的五碳化合物形成的一種特殊的貝氏體鋼。主要有成本低、強韌度高等特點，已被廣泛應(yīng)用到汽車制造行業(yè)。

三、我國汽車齒輪鋼的發(fā)展

我國的汽車齒輪鋼最早是在二十世紀(jì)六十年代引進蘇聯(lián)的用鋼技術(shù)，由于汽車齒輪鋼技術(shù)剛被引進，再加上國內(nèi)汽車制造技術(shù)相對較差，主要是引進其他國家的齒輪鋼制造技術(shù)[2]。到了二十世紀(jì)末，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，汽車制造業(yè)也在慢慢脫離其他國家的生產(chǎn)制造技術(shù)。為了適應(yīng)我國的汽車齒輪國產(chǎn)化的需要，通過引進齒輪鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)，按照國際汽車齒輪鋼生產(chǎn)的先進標(biāo)準(zhǔn)，通過深入研究探討，開發(fā)出類似其他發(fā)達(dá)國家的齒輪鋼新鋼種。到了二十一世紀(jì)，我國經(jīng)濟正在迅速發(fā)展，高科技技術(shù)正在不斷進步，汽車制造行業(yè)不斷完善，汽車已經(jīng)被廣泛使用，深入每一個家庭。新時期階段，我國汽車齒輪鋼的要求正在不斷增加，為了滿足汽車行業(yè)的需求要對齒輪鋼進行更加科技化的研究。針對大功率發(fā)電機，齒輪鋼應(yīng)增加自身的易切削鋼的功能，重在齒輪鋼、碳氮共滲用鋼、準(zhǔn)貝氏體鋼、空冷貝氏體鋼等新發(fā)明的齒輪鋼成為所要研究的方向，而當(dāng)前我國汽車行業(yè)主要應(yīng)用的齒輪鋼主要是20CrMnTi。汽車齒輪鋼在被應(yīng)用到重型載貨汽車中，我國主要的研發(fā)目標(biāo)是如何研發(fā)出具有較高強度、良好的任性、較強的耐壓能力的一種汽車齒輪鋼。

通過多年的科學(xué)研究表明，合理利用冷熱處理工藝、滲碳?xì)饫浯慊鸸に嚋p少汽車齒輪的滲碳淬火變形量，控制齒輪鋼的心部硬度保持在一個平衡狀態(tài)，可以較為經(jīng)濟的提高汽車齒輪鋼的強度、塑性、韌性、淬透性、純凈度和晶粒度。通過合適的冶煉工藝降低齒輪鋼內(nèi)部的含氧量，提高鋼的純度，增加齒輪的耐疲勞力度，降低齒輪鋼內(nèi)部的有害物質(zhì)。隨著對汽車齒輪鋼的性能要求更高化之后，為了滿足汽車行業(yè)的需求，需要不斷開發(fā)新的齒輪鋼進行汽車制造[3]。要將齒輪鋼的質(zhì)量更加穩(wěn)定，只有通過嚴(yán)格控制純鋼內(nèi)部的化學(xué)成分，提高淬透性能，精準(zhǔn)控制齒輪鋼的內(nèi)部含氧成分，降低港內(nèi)的含氧量，減少氧化產(chǎn)生的夾雜物，避免夾雜物對汽車齒輪鋼的疲勞壽命造成不利的影響。采用高強度鋼、多元合金、復(fù)合材料利用真空脫氣工藝、冷擠壓技術(shù)、精密鍛造技術(shù)形成一種新型材料。這種材料可以實現(xiàn)汽車齒輪鐵的輕量化，提高鋼的純度，降低鋼內(nèi)部的含氧化量，減少切削加工費用，提高齒輪鋼的生產(chǎn)效率和材料重復(fù)利用率。隨著我國的汽車行業(yè)迅速發(fā)展，對汽車的輕型化、高性能化、資源重復(fù)利用率、生產(chǎn)效率等要求有所提高。時代不斷在發(fā)展，為了適應(yīng)時代的要求，需將汽車的齒輪鋼應(yīng)用上升到一個新的階段，對齒輪鋼的高純度、細(xì)晶粒、淬透性、輕量化等繼續(xù)深入研究，為我國汽車行業(yè)發(fā)展做出重要的貢獻。

總結(jié)：

本文通過對汽車齒輪鋼的性能要求進行分析研究，明確我國當(dāng)前汽車齒輪鋼主要的材料應(yīng)用市場，結(jié)合我國汽車齒輪鋼的整體發(fā)展過程，了解到齒輪鋼的質(zhì)量好壞取決于齒輪材料和處理工藝。通過提高汽車齒輪的質(zhì)量，完善熱處理工藝程序，以此增加齒輪鋼的性能，為我國汽車行業(yè)的發(fā)展做出相應(yīng)的貢獻。

參考文獻：

[1]黃金寶.重載傳動齒輪鋼淬透性及相變變形規(guī)律的研究[D].北京交通大學(xué)，2017.

[2]曹燕光.滲碳齒輪鋼淬透性及其熱處理變形和疲勞性能研究[D].鋼鐵研究總院，2017.

[3]安杰，王哲，李潤霞，李濤，丁克振，李如.汽車齒輪鋼8620RH的潔凈度[J].中國冶金，2016，26（09）：33-37.