20CrMnTiH和20CrNiMoH滲碳處理齒輪材料

提高汽車燃油效率是世界各大汽車制造廠家追求的主要目標(biāo)，而通過減少汽車運(yùn)動(dòng)部件的摩擦損耗對(duì)降低燃油消耗、提高燃燒效率具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計(jì),汽車傳動(dòng)系統(tǒng)變速器、差速器和軸承等的摩擦損耗約占總?cè)紵Φ?0%，而發(fā)動(dòng)機(jī)中關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件的摩擦消耗約占8%~10%。因此,開展汽車傳動(dòng)系運(yùn)動(dòng)部件表面改性、表面加工、潤滑等摩擦學(xué)研究，對(duì)降低汽車摩擦功和減少磨損失效至關(guān)重要。

汽車傳動(dòng)系齒輪主要起傳遞動(dòng)力、改變運(yùn)動(dòng)速度和方向等功用。在齒輪傳動(dòng)的相互嚙合過程中,齒面承受摩擦和接觸等各種復(fù)雜應(yīng)力。由于承載、潤滑、接觸面材料和加工等差異,導(dǎo)致齒輪服役過程中相互接觸表面會(huì)出現(xiàn)極其復(fù)雜的物理和化學(xué)等變化,因此其摩擦因數(shù)、磨耗和磨損都會(huì)隨之變化。同時(shí),齒面摩擦力還會(huì)影響到齒根彎曲應(yīng)力,因而其摩擦學(xué)特性對(duì)齒輪斷齒、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形等失效形式都有很大影響2。對(duì)于大模數(shù)和重載商用車后橋齒輪,由于其滑動(dòng)速度高、接觸應(yīng)力大及潤滑條件苛刻,更易發(fā)生點(diǎn)蝕導(dǎo)致的摩擦磨損失效3。

商用車傳動(dòng)齒輪常用的2種齒輪材料20CrNiMoH*和20CrMnTiH的滑動(dòng)摩擦磨損性能及機(jī)理進(jìn)行試驗(yàn)研究。2OCrNiMoH*鋼是在2OCrNi-MoH鋼基礎(chǔ)上增加部分合金元素含量以滿足大模數(shù)后橋齒輪的要求而特殊設(shè)計(jì) 的鋼種。

將直 徑 為 100～120 m m 的試驗(yàn) 圓鋼 改鍛 成 5m m 的棒材，加工成圖 1 所示 的環(huán)狀和塊狀磨損試樣 。磨損 試驗(yàn)原 理如 圖 2 所示 。

摩擦磨損試驗(yàn)在美國CETR 公司UMT型多功能磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)為環(huán)塊運(yùn)動(dòng)方式（見圖2),其它試驗(yàn)參數(shù)和規(guī)范見表3。為確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性,同一規(guī)范下試驗(yàn)重復(fù)3次以上。

磨損試驗(yàn)前、后用酒精對(duì)樣品進(jìn)行超聲波清洗,環(huán)試樣采用電子分析天平稱重，塊試樣在實(shí)體顯微鏡下測量磨痕寬度,計(jì)算出磨痕體積。采用PHILIPS公司XL30WTMP掃描電子顯微鏡觀察試樣磨損表面和磨屑形貌。