汽车零件热处理发展现状

一、汽车零件渗碳技术

汽车零件渗碳的主要目的是使零件获得良好的抗疲劳性能和耐磨性，以及保证零件使用的安全可靠性。汽车上采用渗碳淬火强化的零件主要有：汽车驱动桥上的各种差速器齿轮、变速器内的各类轴齿类零件、转向器内的各种轴齿类零件及发动机内的活塞销和齿轮零件等。

从20世纪90年代到21世纪初，随着国内汽车工业的发展，特别是在汽车齿轮生产企业大量引进了国外先进的热处理生产设备，像德国易普森、奥地利爱协林和法国依西埃姆等公司的密封箱式多用炉、推盘式连续渗碳自动生产线、环形柔性渗碳自动生产线、低压真空渗碳炉等各种生产线的引进，使国内汽车齿轮的渗碳工艺装备的技术水平得到显著提高。通过近十多年的消化、吸收及技术引进，国内部分热处理设备制造厂家生产的各类渗碳生产线的技术水平已接近和达到国外同类型设备技术水平，比如一汽嘉信、江苏丰东和唐山亚捷等公司。国内各渗碳设备制造厂家自主开发设计和制造的密封箱式多用炉生产线、推盘式连续渗碳生产线及环形柔性渗碳生产线等设备，其自动化控制系统的技术水平已接近国外同类设备技术水平，完全可实现：①工业计算机对炉温、碳势和动作程序进行监控及数据自动采集。②对自动生产线的渗碳工艺过程进行自动跟踪及监控，实现渗碳工艺仿真与优化和零件渗碳质量的预测。③对炉内温度、碳势和动作的实时显示及控制、系统故障自动诊断、显示及报警。④渗碳生产工艺过程自动显示、记录及储存，建立可追溯的热处理质量管理系统。

随着国家环保政策要求的不断提高，汽车零件热处理更加重视清洁无害化技术的发展。近几年，真空（低压）渗碳高压气淬生产线越来越普及。国内真空炉生产厂家如北京机电所、江苏丰东和华海中谊等公司开发设计制造的真空渗碳炉的技术水平已达到国外先进技术水平。低压真空渗碳可使甲烷、丙烷等烃类气体获得最大程度裂解，在不提高渗碳温度的前提下，可显著缩短零件渗碳时间，提高生产效率。特别是对于喷油器等带有盲孔类的汽车零件，采用乙炔作渗碳剂可实现工件内孔和表面渗碳层深度均匀一致，可获得非常理想的渗碳效果，这是任何其他渗碳方式都无法达到的效果。近年来尤其是低压真空渗碳和高压气淬复合技术的应用，使得工件渗碳时间大大缩短，原料气消耗减少，零件畸变小，热处理质量好，表面光洁，这种复合技术是真正意义上的清洁、环保和绿色热处理技术。

二、汽车零件感应热处理技术

感应热处理技术是一种高效、节能和环保的热处理技术，近年来，随着美国、日本和西班牙等国家的先进感应设备不断引入我国，国内感应热处理设备厂家如天舒科技、天津天高、十堰高周波等公司的热处理技术也都得到长足进步。目前，大功率电源在国内已经实现工业化生产，并且质量稳定可靠，国产淬火用SCP电源功率可达到2000kW。新型的IGBT电源，工作频率范围宽、负载适应性强、电效率高和工艺调整方便，已基本达到国外发达国家的感应热处理设备水平。感应淬火机床现在普遍朝着柔性化、自动化和智能化控制方向发展。具有零件识别、能量控制、工艺参数显示故障诊断及显示报警等功能的感应淬火设备得到普遍应用。

目前，在汽车生产中需要感应淬火的汽车零件主要是传递动力或转矩的轴类零件，如汽车曲轴、半轴、凸轮轴和球头等，以及各种销轴类零件，以商用车为例，需要感应淬火的汽车零件数量有100多种，占汽车零件全部热处理数量的60%～70%。

三、汽车零件调质技术

汽车上有许多零件需要进行调质，如各种紧固件、传动轴和套管等。有的是把调质作为零件预备热处理，即调质后零件工作面还需要进行各种后续加工。但70%左右的汽车零件是将调质作为最终热处理，即在保护气氛中进行热处理以保证零件在热处理过程中表面不会产生氧化、脱碳等缺陷，确保零件热处理后各项指标达到技术要求。

在调质设备的选择上，主要的依据是汽车零件的尺寸及重量，对于重量轻及尺寸较小的零件，一般采用网带炉、密封箱式炉和震底炉等炉型，而对于重量较重和尺寸大的汽车零件通常采用推盘炉、铸链炉及悬挂炉等生产线。

随着对汽车零件调质质量要求的不断提高，以及对环保要求的越来越严格，调质设备及工艺都得到了快速发展。主要体现在：①保护气氛调质生产线上的碳势控制技术得到普遍应用，炉内碳势控制精度可达到±0.03%C，保证了零件进行调质后的质量。②利用计算机程序可按照工艺设定自动完成零件的热处理全过程并对其进行记录，保存零件生产中的各种工艺参数，并且具有故障诊断、显示、报警及联锁功能。③淬火冷却介质的选择逐渐趋于具有针对性，既有常见的淬火油、水和盐水等，也有日益广泛采用的水基淬火冷却介质，使过去经常出现的淬油不硬、淬水开裂以及淬火变形过大的汽车零件都得到了极大改善。

四、汽车零件等温正火技术

近年来，随着汽车工业的飞速发展，汽车齿轮材料呈现多样性的发展方向，对齿轮质量的要求也越来越高，普通正火处理工艺热处理后的齿轮已难以保证有良好的切削加工性能及渗碳淬火后变形规律稳定的组织和硬度。而采用等温正火工艺处理后的零件则可有效弥补这方面的缺陷。通过等温正火处理的齿轮可达到：①晶粒细小并且均匀的等轴状铁素体—球光体混合组织，不含有贝氏体组织。②具有均匀一致的组织结构，可减小齿轮渗碳淬火后因组织转变而产生的不规则畸变，保证零件具有良好的接触面，降低工作时的噪声。③单件产品硬度≤15HBW，具有优良的切削加工性能，大幅度地降低加工刀具的损耗，提高生产效率。

国内各热处理设备厂家通过不断地研发，已陆续开发了针对不同材料、重量及尺寸的汽车齿轮件毛坯的等温正火生产线，如推盘炉、网带炉及铸链炉等自动化生产线。该类生产线主要由加热炉、控冷室、等温炉及电气控制系统四部分组成，采用工业计算机集散式控制系统，对整条生产线实行自动控制和监视，实现了生产线的完全智能化。

〔撰稿人：长春一汽嘉信热处理科技有限公司曹文彬 牟宗山〕