汽车后桥主动锥齿轮采用高频加热设备进行热处理产生断裂缺陷的原因及其防止措施

2011主动锥齿是汽车上的重要零件，工件材料为20CrMnTi钢，它在工作过程中要承受巨大的摩擦力，为此锥齿轮一般要求具有高的硬度、耐磨性和使用寿命。锥齿轮一般都采用高频加热设备进行淬火热处理，但是，在生产中发现，4.6%的齿轮发现纵向裂纹。

检验发现，齿轮化学成分中钛含量偏[w(Ti)=0.048%，低倍组织、正火组织正常；裂纹检验发现，裂纹均为纵向直线状，平行于轴线，贯穿轴颈和花键部位，各齿轮裂纹数量为1-2条不等。金相组织为马氏体(6级)+残留奥氏体(6级)+碳化物5级；花键镀铜部位裂纹处组织为粗大板条状马氏体；裂纹延伸走向呈沿晶解理混合花样形貌。

分析认为，齿轮淬火后产生纵向裂纹是由于切向拉应力造成的。检验和对比试验均表明，材料钛含量低是工件淬火后产生纵向裂纹的主要原因之一。由于钛含量偏低，使奥氏体晶粒粗化，导致工件淬火后形成粗大马氏体组织，使其断裂强度下降。同时，因钛含量降低，奥氏体晶粒粗化，工件淬透性提高，使花键部位应力分布改变。开裂齿轮花键部位淬透，花键表面呈拉应力状态。另一方面，花键槽根部产生应力集中，裂纹极易在该处尖角部位产生和扩展。宏观检验表明，所有裂纹都经过花键根部尖角处，并由此处发展形成纵向裂纹。裂纹产生和发展的另一重要因素是采用高频加热设备进行回火时，回火不及时和不充分，以及退铜时应力腐蚀造成退铜中产生齿轮裂纹。

对比试验表明，齿轮产生裂纹的条件是：工件未回火或回火不充分，工件长时间停留，齿轮电解退铜时间长，因内应力作用出现应力腐蚀，由于低钛含量齿轮本身的应力集中和花键槽根部萌生裂纹快速扩展造成工件退铜时突然开裂。

根据以上分析，提出防止齿轮裂纹措施如下：

(1)用高频加热设备进行淬火时，我们应降低齿轮淬火加热温度。

(2)及时充分回火处理。

(3)严格退铜处理工艺，控制退铜工艺参数等。

(4)原材料严格把关，防止钛含量低等缺陷。

锥齿轮作为汽车上的重要零件，其热处理质量对汽车的整体运行起着重要的作用。本文简单分析了裂纹产生的原因，并提出来了一些防止措施，希望我们大家在对齿轮进行热处理时，能综合多方面因素，尽量减少缺陷的产生。