前言

我國(guó)中重型載貨汽車齒輪用鋼牌號(hào)較多，主要是為適應(yīng)引進(jìn)當(dāng)時(shí)國(guó)外先進(jìn)汽車技術(shù)的要求。50年代我國(guó)從原蘇聯(lián)里哈喬夫汽車廠引進(jìn)當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)中型載貨汽車(即“解放”牌原車型)生產(chǎn)技術(shù)的同時(shí)，也引進(jìn)了原蘇聯(lián)生產(chǎn)汽車齒輪的20CrMnTi鋼種。改革開放以后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，為了滿足我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展需要，從80年代開始，我國(guó)有計(jì)劃地引進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的各類先進(jìn)機(jī)型，各類國(guó)外先進(jìn)中重型載貨汽車也不斷引進(jìn)。同時(shí)，我國(guó)大汽車廠同國(guó)外著名汽車大公司進(jìn)行合作，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)汽車生產(chǎn)技術(shù)，其中包括汽車齒輪的生產(chǎn)技術(shù)。與此同時(shí)，我國(guó)鋼鐵冶煉技術(shù)水平也在不斷提高，采用鋼包二次冶煉及成分微調(diào)和連鑄連軋等先進(jìn)治煉技術(shù)，使得鋼廠能生產(chǎn)出高純凈度、淬透性能帶縮窄的齒輪用鋼材，從而實(shí)現(xiàn)了引進(jìn)汽車齒輪用鋼的國(guó)產(chǎn)化，使我國(guó)齒輪用鋼的生產(chǎn)水平上了一個(gè)新臺(tái)階。近年來，適合于我國(guó)國(guó)情的國(guó)產(chǎn)重型汽車齒輪用含鎳高淬透性能鋼也得到了開發(fā)和應(yīng)用，取得了較好效果。汽車齒輪的熱處理技術(shù)也從原50-60年代采用井式氣體滲碳護(hù)發(fā)展到當(dāng)前普遍采用由計(jì)算機(jī)控制的連續(xù)式氣體滲碳自動(dòng)線和箱式多用爐及自動(dòng)生產(chǎn)線(包括低壓(真空)滲碳技術(shù))、齒輪滲碳預(yù)氧化處理技術(shù)，齒輪淬火控制冷卻技術(shù)(由于專用淬火油和淬火冷卻技術(shù)的使用)、齒輪鍛坯等溫正火技術(shù)等。這些技術(shù)的采用不僅使齒輪滲碳淬火畸變得到了有效控制、齒輪加工精度得到提高、使用壽命得到延長(zhǎng)，而且還滿足了齒輪的現(xiàn)代化熱處理的大批量生產(chǎn)需要。

有關(guān)文獻(xiàn)指出，汽車齒輪的壽命主要由兩大指標(biāo)考核，一是齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，二是齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。前者主要由滲碳淬火質(zhì)量決定，后者主要由齒輪材料決定。為此，有必要對(duì)汽車齒輪用滲碳鋼的要求、性能及其熱處理特點(diǎn)有一個(gè)較全面的了解。

1鉻錳鈦鋼和硼鋼

長(zhǎng)期以來，我國(guó)載貨汽車齒輪使用最普遍的鋼種是20CrMnTi。這是上世紀(jì)50年代我國(guó)從原蘇聯(lián)引進(jìn)的中型的汽車齒輪18XTr鋼種(即20CrMnTi鋼)。該鋼晶粒細(xì)，滲碳時(shí)晶粒長(zhǎng)大傾向小，具有良好的滲碳淬火性能，滲碳后可直接淬火。文獻(xiàn)指出，在1980年以前，我國(guó)的滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼(包括20CrbinTi鋼)在鋼材出廠時(shí)只保證鋼材的化學(xué)成分和用樣品測(cè)定的力學(xué)性能，但是在汽車生產(chǎn)時(shí)常常出現(xiàn)化學(xué)成分和力學(xué)性能合格的鋼材，由于淬透性能波動(dòng)范圍過大而影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況。例如若20CrMnTi滲碳鋼的淬透性過低，則制成的齒輪滲碳淬火后，心部硬度低于技術(shù)條件規(guī)定的數(shù)值，疲勞試驗(yàn)時(shí)，齒輪的疲勞壽命降低一半；若淬透性能過高，則齒輪滲碳淬火后內(nèi)孔收縮量過大而影響齒輪裝配。

由于鋼材淬透性能對(duì)輪齒心部的硬度和畸變都有極其重大的影響，1985年冶金部頒布了我國(guó)的保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件(GB5216-85)，在此技術(shù)條件中列入了包括20CxMnTiH、20MnVBH鋼在內(nèi)的10種滲碳鋼的化學(xué)成分、淬透性能數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：用于制造齒輪的20CrMnTi鋼的淬透性能指標(biāo)為距水冷端9咖處的硬度為30-42HRC。在此之后，采用20CrMnTi鋼生產(chǎn)齒輪的齒心部硬度過低和畸變過大的問題基本上得到了解決。但是不管齒輪模數(shù)大小和鋼材截面粗細(xì)均采用同一鋼號(hào)20CrMnTi鋼顯然是不合理的。近年來，由于我國(guó)鋼材冶煉技術(shù)水平的提高以及合金結(jié)構(gòu)鋼供應(yīng)情況的改善，已經(jīng)有條件把齒輪鋼的淬透性能帶進(jìn)一步縮窄，并根據(jù)不同產(chǎn)品(如變速器齒輪與后橋齒輪等)的要求開發(fā)新的鋼種以滿足其要求。通過與鋼廠協(xié)商，1997年長(zhǎng)春一汽先后與生產(chǎn)齒輪鋼廠的生產(chǎn)廠家簽定了將20CrMnTi鋼淬透性能分擋供應(yīng)的協(xié)議，例如“解放”牌5t載貨汽車上用于制造截面尺寸較小的變速器第一軸、中間軸齒輪和截面尺寸較大的后橋主、從動(dòng)圓錐齒輪用20CrMnTiH鋼淬透性能組別分別為I和Ⅱ，對(duì)應(yīng)淬透性能分別為J9：30—36HRC和J9＝36～42HRC。

1960年前后，由于我