變速箱齒輪為汽車、拖拉機等發(fā)動機的重要部件，用于改變發(fā)動機曲軸和傳動軸的速度比。故齒面在較高的載荷（沖擊載荷和交變載荷等）下工作，因此磨損快。在工作過程中，通過齒面的接觸傳遞動力，兩齒面在相對運動過程中，既有滾動也有滑動，存在較大的壓應(yīng)力和摩擦力，經(jīng)常換擋使齒端部受到?jīng)_擊。要求變速箱齒輪具有高的抗彎強度、接觸疲勞強度和良好的耐磨性，心部有足夠的強度和沖擊韌性。

(1)材料的選擇

根據(jù)該齒輪的工作特點，結(jié)合其使用要求，應(yīng)選用低合金滲碳鋼，一是含有較多的合金元素，確保了滲碳后淬透性，減少齒輪的變形量，二是齒輪基體的強度和韌性得到了保障，能夠滿足齒輪的工作需要。一般采用20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4WA等滲碳鋼，它們可以制作大型齒輪。

根據(jù)變速箱齒輪的服役條件，采用20CrMnTi低合金滲碳鋼是適宜的，該鋼的淬透性和心部強度較高。含碳量低故可使齒輪心部具有良好的韌性；合金元素鉻和錳的存在提高了淬透性，心部得到低碳馬氏體組織，增強了鋼的強度；而鉻元素還有促進滲碳、提高滲碳速度的作用；錳具有減弱滲碳時表面含碳量過高的作用；而鈦阻止晶粒的長大，提高鋼的強度和韌性。

(2)齒輪的熱處理

機械加工工藝流程為：下料→毛坯成型→預(yù)備熱處理（正火）→切削加工→滲碳→最終熱處理→噴丸（砂）→精加工。

齒輪的熱處理技術(shù)要求為：齒面硬度58～62(HRC)；心部硬度33～48(HRC)；變形量不大于0.25mm；金相組織的表層為回火馬氏體+均勻分布的細粒狀碳化物+少量殘余奧氏體，金相組織的心部為低碳馬氏體+少量鐵素體。

①毛坯的預(yù)備熱處理  20CrMnTi鋼變速箱齒輪在加工時，要求有高的光潔度，良好的切削加工性，使插齒的切屑呈卷曲帶狀，減輕機床負荷也延長刀具的壽命。因此進行正火處理后，硬度應(yīng)在179～217(HB)之間，得到均勻分布的片狀珠光體+鐵索體，確保了上述要求。其正火工藝溫度為950～970℃，透燒后空冷或吹風(fēng)、噴霧冷卻，若硬度低可采取先水冷后空冷的措施。

②齒輪的滲碳  考慮到滲碳速度和滲碳過程中的變形問題，一般滲碳溫度選擇在920～940℃之間，滲碳保溫時間取決于要求的滲碳層深度，其實際深度為要求的滲碳層深度外加齒輪的單邊磨量的兩倍，故在實際作業(yè)過程中應(yīng)合理選擇滲碳時間。

③變速箱齒輪的最終熱處理  熱處理后齒輪獲得高硬度、高強度的表面層和良好韌性的心部。根據(jù)變速箱齒輪性能要求和材料的特點，該齒輪可在滲碳后待爐溫降到850～860℃出爐直接淬火。

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