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电动自行车用粉末冶金齿轮的热处理 黼闵淑辉张艳君 陈飞 中南林学院 摘要：研究了电动自行车用粉末冶金齿轮材料的性能，确定了齿轮的热处理工 艺，对热处理结果进行分析，并对齿轮使用后的情况进行检测。 关键词：粉末冶金齿轮热处理 随着粉末冶金结构零件的应用领域不断扩大，有些零件的力 2．表观硬度 学性能要求越来越高，必须通过热处理才能达到。热处理的作用是 粉末冶金材料是由固体材料和孔隙组成的复合体，其硬度是 通过固态下的组织转变来改变性能，从而提高制品的强度、硬度和 一项重要指标，通常用表观硬度来区别致密材料。其硬度主要取 耐磨性。电动自行车轮毂用成套齿轮原来采用40Cr锻钢机加工件，决于材料中的含碳量，如果含碳量不足或烧结时脱碳严重，则硬 为了降低成本、减少噪声、延长使用寿命，用户要求用粉末冶金件 度严重降低。生产工艺中采用含5％～10％H2的氮基保护气氛下 替代。由于粉末冶金材料存在孔隙和荫轮结构的特别性，使其导热 烧结，将产品表层的含碳量变化控制在千分之五以内，保证含碳 性降低，影响淬硬层深度和硬度，也易出现裂纹和变形，所以对热 量的稳定；同时，珠光体含量达到60％以上。热处理时同样采用 处理工艺要求较高。笔者经过从材料到工艺的探索，获得了稳定的 保护气氛保护加热，这样保证了产品不脱碳、不氧化，使热处理 热处理工艺，使其产品性能稳定，完全达到使用的要求。 后表观硬度可达到HRC32以上。又由于粉末冶金件孔隙的存在， 一．粉末冶金材料及性能 在较小面积内其硬度值也有一定的波动。经检测，齿轮淬火件表 自行车电动轮毂成套齿轮采用粉末冶金Fe-O．5Mo-X-0．6C观硬度如表1。 烧结合金。它是以铁为基础成分，使用的原辅材料粉末有：还原铁 表1齿轮淬火后表观硬度值 粉(I级，-100目)、还原钼粉(-325目)、鳞片石墨粉、电解锰粉(一 325目)、MnS粉(-200目)、硅锰母合金粉(-200目)、轻质工业纯 硬脂酸锌，以及其他合金强化与烧结活化组元粉剂。上述粉末，根 据其氧化程度，酌情还原处理，然后进行混料。混料时，先将硬脂 3．变形和开裂 酸锌与全部铁粉预混15min后过60目筛，然后取少量预混粉与石表2fl|出了齿数为59的从动齿轮热处理前后尺寸的变化。从 墨粉以外的其他各种粉末手工搅匀，再采用“分层装粉法”正式 表可知，齿轮经淬火处理后，尺寸均有变化，这是由于热应力和 混料90rain，完成混料工序。然后在500～650MPa压力下压制成 相变应力引起的；但变化量较小，可以满足设计要求。这主要是 0％H2的氮基保护气氛下烧结，保温 形。压制件在含5％～1 由于采用冷却特性较好的油作为淬火介质，加热时保护气氛保 60min，烧结温度范围为1050～1150℃。测得其物理力学性能如 护，减小热应力产生的变形；同时由于孔隙的存在，热应力和相 下：密度：6．8～7．09／cm3；抗拉强度≥650Mpa；冲击韧性≥ 变应力引起的变形，部分消失在孔隙中。 18J／cm2；表观硬度HBl40～150；金相组织：珠光体60％～90％。 表2 59z齿轮热处理前后尺寸变化比较 二、热处理工艺的确定 №#自窖*#*＆／m2％＆*／m(k=7)自n直＆／m ％m‰自7” 目‰g$ m¨’。 08 1．粉末冶金制品的热处理工艺有别于钢铁材料零件。由于烧 20：嚣 m9：蚴0