長い間、私の国でトラックのギアに最も一般的に使用されている鋼種は 20CrMnTi です。 1950年代に旧ソ連から導入された18XTr鋼（20CrMnTi鋼）の中型自動車歯車です。 鋼は細粒、浸炭中の小さな粒成長傾向、優れた浸炭および焼入れ特性を持ち、浸炭後に直接焼入れすることができます。 文献によると、1980 年以前は、私の国の浸炭合金構造用鋼 (20CrbinTi 鋼を含む) は、鋼の化学組成と鋼が工場から出荷されたときにサンプルで測定された機械的特性のみを保証していましたが、化学組成と機械的特性はしばしば保証されていました。自動車の生産に登場。 認定鋼の場合、焼入性の変動幅が大きいため、製品の品質に影響を与えます。 たとえば、20CrMnTi 浸炭鋼の焼入れ性が低すぎると、浸炭および焼入れ後のギアのコア硬度は技術条件で指定された値よりも低くなり、ギアの疲労寿命は使用中に半分に減少します。疲労試験; 焼入れ性が高すぎる場合 高すぎると、歯車の浸炭焼入れ後の内穴の収縮が大きすぎ、歯車の組み立てに影響します。
鋼の焼入れ性は、歯車の歯のコアの硬度と歪みに非常に大きな影響を与えるため、1985 年に冶金省は、焼入れ性の保証された構造用鋼に関する我が国の技術条件 (GB5216-85) を公布しました。この技術的な状態で。 20CxMnTiH鋼と20MnVBH鋼を含む10種類の浸炭鋼の化学組成と焼入れ性データを得た。 この規格では、歯車の製造に使用される 20CrMnTi 鋼の硬化指数は、水冷端から 9 コーヒーの距離で 30-42 HRC であると規定されています。 その後、20CrMnTi 鋼を使用して製造されたギアの硬度が低すぎる、歯の中心の歪みが大きすぎるという問題は基本的に解決されました。 ただし、ギアモジュールのサイズと鋼セクションの厚さに関係なく、同じ鋼種の 20CrMnTi を使用することは明らかに不合理です。 私の国での製鋼技術の改善と合金構造用鋼の供給の改善により、ギア鋼の焼入れ範囲をさらに狭くし、さまざまな製品 (トランスミッション ギアなど) の要件に応じて開発することが可能になりました。リアアクスルギアなど）。 その要件を満たす新しい鋼種。
製鉄所との交渉を通じて、1997 年、長春一汽は歯車製鉄所の製造業者と 20CrMnTi 鋼の焼入性をバッチで供給する契約を相次いで締結しました。 第 1 シャフト、小型トランスミッションの中間シャフト ギア、および断面寸法が大きいリア アクスルのメインおよびドリブン ベベル ギアに使用される 20CrMnTiH 鋼の焼入れ性グループは、それぞれ I および II であり、対応する焼入れ性は J9 です。 30-36HRCとJ9=36-42HRC。
1960年頃、中国でのニッケルとクロム鋼の供給が逼迫したため、私の国でのニッケルとクロム鋼の生産は影響を受けました。 当時、わが国の自動車産業は旧ソ連からの輸入技術であり、ソ連はニッケルやクロムを含む鋼を大量に使用していました。 したがって、当時、私の国の自動車産業はホウ素鋼の開発と研究を精力的に発展させ、20MnVBと20Mn2TiB鋼を使用して20CrMnTi浸炭鋼を置き換えてギアを製造していました。 これは、微量のホウ素 (0.0001 パーセント -0.0035 パーセント) を構造用鋼に添加すると、鋼の焼入れ性が大幅に向上するためです。マンガン、ニッケル、クロム、モリブデンなどの貴重な合金元素。したがって、ボロン鋼が広く使用されています。 長春一汽は20MnTiB鋼と20Mn2TiB鋼を「解放」ブランドの自動車ギアの生産に使用した。
東風汽車が生産する「東風」ブランド 5 は、20CrMnTi および 20MnVB 鋼を使用し、トラックのトランスミッションとリア アクスル ギアに使用されています。 同様に、鋼の焼入れ帯域を狭め、バッチで供給する契約が製鉄所と締結されました。 トランスミッションとリアアクスルのメインとドリブン ベベル ギアに使用される鋼は、それぞれ 20CrMnTiH(3)、20MnVBH(2)、および 20MnVBH(3) であり、対応する焼入れ性は J9=32-39HRC および J{ {10}}HRC、J9=34 ~42HRC。
わが国のQijiang Gear Factoryは、ドイツ企業の大型車両トランスミッションギアの製造技術を導入し、ドイツ企業の基準に従って、同社のCr-Mn-B系ボロン含有ギア鋼の試作に成功しました。 ギア素材の焼入れ性はJ10=31-39HRC
平歯車
もちろん、20CrMnTi 鋼、20MnTiB 鋼、20MVB 鋼、およびその他のホウ素含有鋼にも欠陥があります。 一般に、20CrMnTi などの浸炭鋼は本質的に細粒鋼であり、浸炭後に結晶粒が粗大化せず、直接焼入れできると考えられています。 しかし実際には、鋼の製錬品質の影響により、通常の条件下では結晶粒の粗大化が発生することがよくあります。 材料のいくつかのバッチの実際の粒径テストでは、実際の粒径のかなりの部分が 2-3 グレード (3 時間 930 度の熱保存の条件下で) であることがわかりました。 文献によると、20CrMnTi は Ti の含有量が多いため、鋼中に多くの TiN 介在物があり、特に大きな TiN 介在物はギア疲労の疲労源であり、その存在はギアの接触疲労性能を低下させると考えられています。 介在物は立方体構造をしており、力が加わると劈開や割れが生じやすく、ギアの早期故障につながります。 もう一つの問題は、この鋼の焼入れ性が限られていることであり、大径および高弾性歯車の要件を満たすことができません。 浸炭の有効硬化層の深さと芯の硬さでは、ヘビーデューティーギアの要件を満たすことができません。 さらに、20CrMnTi鋼は、熱処理中に内部酸化および非マルテンサイト構造になりやすく、ギアの疲労寿命を短縮します。 しかし、わが国のギア浸炭鋼では、20CrMnTi鋼ほど浸炭工程が成熟し、信頼できる鋼種はありません。 したがって、それはまだ中国で最も一般的に使用されている浸炭鋼です。 20MnVB、20MnTiB、20Mn2TiB などのホウ素鋼にもいくつかの欠点があります。 例えば、製錬中の脱酸および脱窒が不十分なため、ホウ素は焼入れ性を高める役割を果たすことができません。 したがって、ボロン鋼の性能は不安定です。 ギアの歪みが大きくなり、製品の品質に影響を与えます。 同時に、混合粒子と粒子が粗くなりやすいため、変形の制御が容易ではなく、靭性が低く、ボロン鋼ギアのルートはトロステナイト構造と黒メッシュと黒帯を生成しやすい浸炭窒化ギアの。 そのため、多くの工場がこの鋼の使用を中止しました。 しかし、ボロン鋼が歯車の浸炭鋼に適していないと結論付けてはなりません。 ボロンを含む浸炭鋼は海外でも使用されています。 たとえば、ドイツの有名な IV ギア工場では、ボロンを含む低炭素クロムマンガン鋼である自社工場で調合された予約鋼グレード ZF7 を使用しています。 鋼の主な化学成分 (質量分率、パーセント) は、0.15-0.20C、0.15-0.40S、1.0-1.3Cr、1.{{33} }.3Mn、0.001-0.003B. 一部のアメリカ自動車のトランスミッション ギア、リア アクスルのメインおよびドリブン ギアも、50B15、43BVl4、および 94B17 などのホウ素含有浸炭鋼を使用しています。 したがって、製鉄所の製錬技術が維持されている限り、ボロン鋼の上記の問題は解決できます。
20CrMnTiH、20MnVBH、20MnTiBH鋼歯車鍛造ビレットを連続等温焼ならし炉で処理すると、フレークパーライトとフェライトの均一な分布を確保できます。 このようにして、歯車の熱処理歪みを大幅に低減し、歯車の精度を向上させ、歯車の寿命を延ばすことができます。
歯車鍛造ブランクの等温焼ならし硬度は156-207HBです
