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，而通過減少汽車運動部件的摩擦損耗對降低燃油消耗、提高燃燒效率具有重要意義。據統計,汽車傳動系統變速器、差速器和軸承等的摩擦損耗約占總燃燒功的10%，而發動機中關鍵運動部件的摩擦消耗約占8%~10%。因此,開展汽車傳動系運動部件表面改性、表面加工、潤滑等摩擦學研究，對降低汽車摩擦功和減少磨損失效至關重要。

汽車傳動系齒輪主要起傳遞動力、改變運動速度和方向等功用。在齒輪傳動的相互嚙合過程中,齒面承受摩擦和接觸等各種復雜應力。由于承載、潤滑、接觸面材料和加工等差異,導致齒輪服役過程中相互接觸表面會出現極其復雜的物理和化學等變化,因此其摩擦因數、磨耗和磨損都會隨之變化。同時,齒面摩擦力還會影響到齒根彎曲應力,因而其摩擦學特性對齒輪斷齒、齒面點蝕、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。對于大模數和重載商用車后橋齒輪,由于其滑動速度高、接觸應力大及潤滑條件苛刻,更易發生點蝕導致的摩擦磨損失效3。

商用車傳動齒輪常用的2種齒輪材料20CrNiMoH*和20CrMnTiH的滑動摩擦磨損性能及機理進行試驗研究。2OCrNiMoH*鋼是在2OCrNi-MoH鋼基礎上增加部分合金元素含量以滿足大模數后橋齒輪的要求而特殊設計 的鋼種。

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

摩擦磨損試驗在美國CETR 公司UMT型多功能磨損試驗機上進行。試驗為環塊運動方式（見圖2),其它試驗參數和規范見表3。為確保試驗結果的可靠性,同一規范下試驗重復3次以上。

磨損試驗前、后用酒精對樣品進行超聲波清洗,環試樣采用電子分析天平稱重，塊試樣在實體顯微鏡下測量磨痕寬度,計算出磨痕體積。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。