[发明专利]一种带有梯度层的双材质粉锻齿轮及其制备方法

摘要

本发明属于粉末冶金汽车零部件制备领域，特别涉及一种高性能、低成本的双材质粉锻齿轮及其制备方法。本发明的齿轮结构包括齿轮齿部、齿轮芯部以及中间梯度层，其中，齿轮齿部为含有Ni、Cr、Mo等合金元素，硬度高和耐磨性能好的Fe基合金，齿轮芯部为成本较为低廉Fe‑C‑Cu合金。界面为两种粉末按特定比例组成的合金粉末，按梯度层设计方式添加。通过齿部、梯度层、芯部三部分材料的设计和粉锻成型，降低齿轮的生产成本，提升齿轮的性能，并且通过梯度层的设计解决了双材质粉锻齿轮两侧因成分差异较大引起的界面开裂和弯曲变形等界面不匹配问题。

主权项

1.一种低成本、高性能的双材质粉锻齿轮，其特征在于：齿轮结构包括齿轮芯部、齿轮齿部以及中间梯度层，所述齿轮齿部采用强度高和耐磨性较好的Fe‑C‑Cu‑Mn‑Mo‑Ni‑Cr合金，齿轮芯部采用成本较低的Fe‑C‑Cu合金；所述双材质粉锻齿轮的芯部材料各组分的质量百分比为：铜1.00‑2.00%、石墨0.5‑0.64%、润滑剂0.45‑0.6%，余量为铁；所述双材质粉锻齿轮的齿部材料各组分的质量百分比为：铜1.00‑2.00%、石墨0.5‑0.64%、润滑剂0.45‑0.6%、Ni 1.5%‑2.5%、Mo 0.5‑1%、Mn 0.6‑1%、Cr 2‑5%，余量为铁；所述双材质粉锻齿轮的芯部和齿部材料中铁粉的粒度为100目－200目，氧含量控制在0.1wt.%以下；双材质粉锻齿轮芯部和齿轮齿部之间采用梯度层设计，所述梯度层包括两层，梯度层的成分由齿轮芯部成分和齿部成分以特定比例混合而成；其中，连接齿轮齿部一层材料的成分为质量分数为75%的齿部材料粉末和25%的芯部材料粉末混合而成，连接齿轮芯部材料一层的成分为质量分数为25%的齿部材料和75%的芯部材料；所述双材质粉锻齿轮的梯度层厚度为2‑4mm；其表面硬度为55‑62HRc，拉伸测试的试样以中间梯度层为中心，最终样品在芯部材料一侧断裂，拉伸强度为840‑870MPa。