燒結(jié)硬化材料在現(xiàn)代汽車齒輪、鏈輪、凸輪中的應(yīng)用

摘 要：隨著社會的發(fā)展、時(shí)代的進(jìn)步，我國汽車產(chǎn)業(yè)近年來也隨著歷史的潮流不斷發(fā)展。本文將對燒結(jié)硬化材料用于汽車齒輪、鏈輪、凸輪等零件時(shí)如何進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)硬化作一分析。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)技術(shù) 汽車零件材料 汽車

本文主要探討零件的制造加工和生產(chǎn)過程，并對其在現(xiàn)代汽車中齒輪、鏈輪以及凸輪中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

一、材料的開發(fā)與性能分析

1.試驗(yàn)程序

為了了解燒結(jié)硬化材料在汽車齒輪、鏈輪以及凸輪中的應(yīng)用性能，本文將以銅和石墨作為燒結(jié)硬化材料。所有的燒結(jié)材料都由碳粉以及預(yù)合金粉組成，在汽車的齒輪、鏈輪以及凸輪中，每一個(gè)燒結(jié)材料都有10種以上的碳粉和預(yù)合金粉組成預(yù)混合粉。而這些預(yù)合混合粉都是應(yīng)用在汽車中零件的一種，將這些材料進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，其溫度要在1260攝氏度以上，并在高溫?zé)Y(jié)，將其放在常溫下進(jìn)行冷卻成型。運(yùn)用在汽車齒輪等零件中的器具都是不一樣的，因此，在冷卻的過程中還需要將其進(jìn)行切削，或是加工成具有螺紋的材料。當(dāng)燒結(jié)材料徹底冷卻后，汽車齒輪的材料就算燒結(jié)好了。

2.材料的性能

（1）密度。近年來，隨著汽車材料越來越高端，其零件的密度也不斷增高，這都是為了適應(yīng)快速發(fā)展的汽車時(shí)代，只有零件的密度提高了，才能夠提高汽車的整體質(zhì)量。要提高汽車零件燒結(jié)材料的密度，首先要對燒結(jié)材料中的粉末及其力學(xué)性能有所了解，只有證明了燒結(jié)材料對汽車的發(fā)展具有有利影響，那么，汽車才能夠發(fā)展。而在燒結(jié)過程中，燒結(jié)材料中的預(yù)合混合粉就是在冷卻后，對材料的密度有所影響的關(guān)鍵。

（2）材料設(shè)計(jì)。在燒結(jié)過程結(jié)束后，燒結(jié)材料需要進(jìn)行冷卻硬化，而燒結(jié)硬化這一過程則是整個(gè)合金設(shè)計(jì)過程的最終目的。燒結(jié)材料主要是通過將自身所擁有的預(yù)合混合粉經(jīng)過燒結(jié)冷卻后，將其中的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+碳化物的特殊物體，并最終形成馬氏體，增高燒結(jié)材料的淬透性，燒結(jié)材料在汽車齒輪中主要擔(dān)當(dāng)?shù)氖氰F合金的角色，因此，燒結(jié)材料需要一定的淬透性，這樣才能夠最大限度地降低壓縮性與燒結(jié)材料中的含氧量，保證汽車的整體運(yùn)行。

二、汽車應(yīng)用的候選材料

1.常規(guī)燒結(jié)與加速冷卻

在開始對汽車齒輪零件進(jìn)行篩選時(shí)，其燒結(jié)材料中的預(yù)混合粉就在范圍內(nèi)，而預(yù)混合粉中石墨含量不得大于0.7%，否則燒結(jié)出來的材料的堅(jiān)硬度就無法承受外部的沖擊，進(jìn)而遭受到損害。眾所周知，汽車齒輪燒結(jié)材料中的含碳量是直接影響燒結(jié)材料堅(jiān)硬度的因素，其不僅使燒結(jié)材料堅(jiān)硬度下降，還會對燒結(jié)材料的力學(xué)性能有所影響，通過光學(xué)儀器的掃描，這主要表現(xiàn)在燒結(jié)材料的橫向斷裂面上。如果燒結(jié)材料的強(qiáng)度數(shù)據(jù)不斷趨于向上，那么將不考慮含銅量以及石墨的添加量。如果燒結(jié)材料的強(qiáng)度數(shù)據(jù)不斷向下遞減，那么就需要降低含銅量以及石墨量，以防在冷卻后，燒結(jié)材料無法使用。

2.高溫?zé)Y(jié)與標(biāo)準(zhǔn)冷卻

汽車齒輪中的應(yīng)用燒結(jié)材料，根據(jù)高溫?zé)Y(jié)的情況，會影響燒結(jié)硬化后材料中的預(yù)合混合粉的相關(guān)性能。在上述試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)材料的表面硬度與可拉伸的性能，在常溫冷卻下，其燒結(jié)材料中的110%銅+0.7%石墨的預(yù)混合粉，在一定程度上可達(dá)到所需要的強(qiáng)度。但是， 如果采用標(biāo)準(zhǔn)冷卻帶的高溫?zé)Y(jié)爐， 那么其冷卻速度就會相對放緩，而且對于燒結(jié)后材料的堅(jiān)硬度也會有一定的影響。

3.教學(xué)實(shí)踐

為了能夠讓學(xué)生明確燒結(jié)硬化材料等方法，筆者特地做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將傳統(tǒng)的燒結(jié)方法與先進(jìn)的燒結(jié)方法進(jìn)行比較。

先進(jìn)的燒結(jié)方法為了提高選擇的Ancorsteel 737 SH預(yù)混合粉的性能，借以滿足更多汽車應(yīng)用的要求，因此同時(shí)進(jìn)行了高溫?zé)Y(jié)。

傳統(tǒng)的燒結(jié)方法將鎂粉、非晶B粉、硅粉按照摩爾比進(jìn)行混合，之后再通過不同的燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)，并計(jì)算燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間。

結(jié)果，當(dāng)常規(guī)的燒結(jié)溫度達(dá)到1140℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)含1%Cu4-0.7%石墨的Ancorsteel 737 SH預(yù)混合粉，可提供最好的拉伸性能與硬度組合。

由于傳統(tǒng)的燒結(jié)方法溫度需要保持在750℃，所以在燒結(jié)結(jié)束后，雜質(zhì)的含量會比較多，致密性并不強(qiáng)，表面并不均勻。

因此，上文采用的是先進(jìn)的燒結(jié)方法，有利于提高汽車零件的性能。

綜上所述，燒結(jié)硬化材料在現(xiàn)代汽車齒輪、鏈輪以及凸輪中都有一定的應(yīng)用，而燒結(jié)的溫度以及燒結(jié)后冷卻的時(shí)間都是與其質(zhì)量好壞息息相關(guān)的，因此在進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，一定要注意火候以及冷卻時(shí)間，這樣才能夠保障汽車的安全性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳宏昌.汽車應(yīng)用的十種新材料及其作用[J].汽車運(yùn)用，2011（09）.

[作者單位：杭州市臨平高級職業(yè)中學(xué)（余杭區(qū)技工學(xué)校）]