[发明专利]一种低碳贝氏体钢质同步器齿毂及其制造方法

说明书

本发明提供了一种低碳贝氏体钢质同步器齿毂及其制造方法，解决同步器中齿毂零件采用现有材料、现有生产工艺使得生产成本较高、生产工艺繁琐，且产品变形大，从而在换挡过程中噪音增大且影响换挡舒适性的问题。该同步器齿毂由以下成分按质量百分比冶炼加工而成，C：0.05～0.3％；Si：0.5～3.0％；Mn：1.0～4.0％；Cr：0.3～1.5％；Mo：0.1～1.3％；V：0.01～0.2％；P≤0.025％；S：0.015～0.025％；余量为Fe。采用该合金材料制造同步器齿毂包括以下步骤：1)钢材冶炼；2)锻造；3)退火；4)精加工；5)渗碳及正火处理；6)回火。

技术领域

本发明属于同步器齿毂加工领域，具体涉及一种低碳贝氏体钢质同步器齿毂及其制造方法。

背景技术

同步器作为变速箱中的主体部分，其作用是在变速箱换挡时，通过摩擦副的摩擦接触过程，使转速不等的两个齿轮在达到相同转速时进行相互啮合，减缓换挡过程中齿轮间的碰撞冲击，以延长齿轮寿命，并使换挡操作平顺方便。

随着重型卡车发动机转速、输出功率的不断提高，离合器和变速箱的转动惯量越来越大，人们又要求换挡的过程更轻盈、更舒适，这就对同步器提出了更高的要求，而决定同步器以上性能的关键零件是齿毂。在同步器中，齿毂的外花键与结合套内花键始终直接相连，而且在换挡时，两者会在轴线方向相对滑动，因此，齿毂其整体精度和性能直接决定着变速箱的安全性和稳定性，整个工艺对同步器齿毂的性能要求为：齿毂零件表面硬度达到80～83HRA，心部硬度30～45HRC，有效硬化层深0.49～0.91mm，。

现有同步器齿毂使用的材料是低碳渗碳钢材料(合金体系为C-Cr-Ni-Mo)，其生产工艺为：钢材冶炼→锻造→退火→精加工→渗碳+淬火→清洗→回火。制得的产品虽能满足上述性能要求，但是因为淬火过程中有较大的组织应力和热应力，这容易导致齿毂零件变形大，特别是零件的跨棒距变大且累积增多，影响产品质量，较大的变形会使得零件在换挡过程中产生严重的冲击和异响、降低换挡的平顺性以及缩短变速箱的使用寿命，从而使得换挡过程中噪音增大且影响换挡舒适性，且该生产工艺在渗碳后使用的是淬火处理进行冷却，不仅需准备淬火使用的冷却油以及盛装冷却油的油槽，而且在冷却后还需对油渍进行清洗，使得整个工艺流程繁琐，工艺成本较高。然而若改变现有合金材料渗碳热处理的冷却方式(比如：使用空冷)或者渗碳工艺，那么产品性能则无法达到上述设计要求。

因此，为了降低生产成本，简化生产工艺，减小变形，提升变速箱换挡舒适性，需研发一种可满足上述性能要求的新型材料同步器齿毂，并优化产品生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于解决同步器中齿毂零件采用现有材料、现有生产工艺使得生产成本较高、生产工艺繁琐，且产品变形大，从而在换挡过程中噪音增大且影响换挡舒适性的不足之处，而提供了一种低碳贝氏体钢质同步器齿毂及其制造方法。

本发明的构思是：要实现齿毂零件满足表面硬度80～83HRA，心部硬度30～45HRC，有效硬化层深0.49～0.91mm的性能要求，降低产品的变形量以及生产成本、缩短生产工艺的发明目的，从以下几个方面进行考虑：开发一种不需要渗碳淬火处理，仅采用渗碳空冷即可达到以上性能的材料，但这种材料通过合金元素的调配需要满足以下条件：

1)增强奥氏体的高温稳定性，扩大奥氏体区；

2)降低贝氏体和马氏体的开始转变温度即Bs、Ms点；

3)抑制脆性的渗碳体的析出，提高韧性；

4)减少微合金的使用，降低材料成本。

基于上述发明构思，本发明所提供的技术解决方案是：