烧结硬化材料在现代汽车齿轮、链轮、凸轮中的应用

摘 要：随着社会的发展、时代的进步，我国汽车产业近年来也随着历史的潮流不断发展。本文将对烧结硬化材料用于汽车齿轮、链轮、凸轮等零件时如何进行高温烧结硬化作一分析。

关键词：烧结技术 汽车零件材料 汽车

本文主要探讨零件的制造加工和生产过程，并对其在现代汽车中齿轮、链轮以及凸轮中的应用进行分析。

一、材料的开发与性能分析

1.试验程序

为了了解烧结硬化材料在汽车齿轮、链轮以及凸轮中的应用性能，本文将以铜和石墨作为烧结硬化材料。所有的烧结材料都由碳粉以及预合金粉组成，在汽车的齿轮、链轮以及凸轮中，每一个烧结材料都有10种以上的碳粉和预合金粉组成预混合粉。而这些预合混合粉都是应用在汽车中零件的一种，将这些材料进行烧结时，其温度要在1260摄氏度以上，并在高温烧结，将其放在常温下进行冷却成型。运用在汽车齿轮等零件中的器具都是不一样的，因此，在冷却的过程中还需要将其进行切削，或是加工成具有螺纹的材料。当烧结材料彻底冷却后，汽车齿轮的材料就算烧结好了。

2.材料的性能

（1）密度。近年来，随着汽车材料越来越高端，其零件的密度也不断增高，这都是为了适应快速发展的汽车时代，只有零件的密度提高了，才能够提高汽车的整体质量。要提高汽车零件烧结材料的密度，首先要对烧结材料中的粉末及其力学性能有所了解，只有证明了烧结材料对汽车的发展具有有利影响，那么，汽车才能够发展。而在烧结过程中，烧结材料中的预合混合粉就是在冷却后，对材料的密度有所影响的关键。

（2）材料设计。在烧结过程结束后，烧结材料需要进行冷却硬化，而烧结硬化这一过程则是整个合金设计过程的最终目的。烧结材料主要是通过将自身所拥有的预合混合粉经过烧结冷却后，将其中的奥氏体转变为铁素体+碳化物的特殊物体，并最终形成马氏体，增高烧结材料的淬透性，烧结材料在汽车齿轮中主要担当的是铁合金的角色，因此，烧结材料需要一定的淬透性，这样才能够最大限度地降低压缩性与烧结材料中的含氧量，保证汽车的整体运行。

二、汽车应用的候选材料

1.常规烧结与加速冷却

在开始对汽车齿轮零件进行筛选时，其烧结材料中的预混合粉就在范围内，而预混合粉中石墨含量不得大于0.7%，否则烧结出来的材料的坚硬度就无法承受外部的冲击，进而遭受到损害。众所周知，汽车齿轮烧结材料中的含碳量是直接影响烧结材料坚硬度的因素，其不仅使烧结材料坚硬度下降，还会对烧结材料的力学性能有所影响，通过光学仪器的扫描，这主要表现在烧结材料的横向断裂面上。如果烧结材料的强度数据不断趋于向上，那么将不考虑含铜量以及石墨的添加量。如果烧结材料的强度数据不断向下递减，那么就需要降低含铜量以及石墨量，以防在冷却后，烧结材料无法使用。

2.高温烧结与标准冷却

汽车齿轮中的应用烧结材料，根据高温烧结的情况，会影响烧结硬化后材料中的预合混合粉的相关性能。在上述试验中可以发现，烧结材料的表面硬度与可拉伸的性能，在常温冷却下，其烧结材料中的110%铜+0.7%石墨的预混合粉，在一定程度上可达到所需要的强度。但是， 如果采用标准冷却带的高温烧结炉， 那么其冷却速度就会相对放缓，而且对于烧结后材料的坚硬度也会有一定的影响。

3.教学实践

为了能够让学生明确烧结硬化材料等方法，笔者特地做了一个实验，将传统的烧结方法与先进的烧结方法进行比较。

先进的烧结方法为了提高选择的Ancorsteel 737 SH预混合粉的性能，借以满足更多汽车应用的要求，因此同时进行了高温烧结。

传统的烧结方法将镁粉、非晶B粉、硅粉按照摩尔比进行混合，之后再通过不同的烧结工艺进行烧结，并计算烧结温度和烧结时间。

结果，当常规的烧结温度达到1140℃时，发现含1%Cu4-0.7%石墨的Ancorsteel 737 SH预混合粉，可提供最好的拉伸性能与硬度组合。

由于传统的烧结方法温度需要保持在750℃，所以在烧结结束后，杂质的含量会比较多，致密性并不强，表面并不均匀。

因此，上文采用的是先进的烧结方法，有利于提高汽车零件的性能。

综上所述，烧结硬化材料在现代汽车齿轮、链轮以及凸轮中都有一定的应用，而烧结的温度以及烧结后冷却的时间都是与其质量好坏息息相关的，因此在进行烧结时，一定要注意火候以及冷却时间，这样才能够保障汽车的安全性能。

参考文献：

[1]陈宏昌.汽车应用的十种新材料及其作用[J].汽车运用，2011（09）.

[作者单位：杭州市临平高级职业中学（余杭区技工学校）]