Mn合金化奥贝球铁-螺旋锥齿轮的试制
克林贝格螺旋锥齿轮设计及参数计算
设计初始计算说明：红色为输入值1轴交角∑90°2速比i＇63主动轮转速n11000rpm4主动轮扭矩T15000Nm5大轮大端节圆直径de2759.340283取值de27606大轮大端节锥角初值∑=90时δ2＇80.53767779°7大轮大端节锥距初值Reo385.24162698齿宽b110选取说明9参考点法向模数m n10.5选取说明10参考点螺旋角初值βmo35°11小轮齿数z18.471029012取值z1912大轮齿数z254圆整z25413齿数比i614传动比误差Δi0%15大轮节锥角∑≤90°时δ280.53767779°大轮节锥角∑＞90°时δ280.53767779°16参考点螺旋角βm29.5060424517法向压力角α20°齿顶高系数ha*1顶隙系数c*0.25法向齿侧间隙jn0.365分锥角修正量Δδ0°大轮参考点节圆直径冠轮齿数冠轮大端锥距冠轮参考点锥距冠轮小端锥距刀齿方向角刀位基圆半径Auxiliary angle at ReAuxiliary angle at Ri大端螺旋角小端螺旋角大端法向模数小端法向模数大端模数检验小端模数检验法截面内最大齿槽宽处的锥冠刀顶宽(e fn)min≥s ao＞0.2m n若取初始值βv=βi迭代求解刮伤时起始点的锥距Auxiliary angle at Rvβv处的螺旋角刀盘干涉检查:小轮展成加工工艺分锥角大轮展成加工工艺分锥角无0+h a0tanα无0+h a1tanα小小轮小端法面当量齿轮齿数齿顶高修正on inside diamete 小轮最小高变位系数ch1数值∑1：差1)n+1 -(X1)n至1)n+1 -(X1)n≤0.001螺旋锥齿轮参数及切齿干涉计算轴交角∑90°r o210压力角α20°z o5齿顶高系数ha*1m o10顶隙系数c*0.25x10.52236中点法向模数m n10.5小轮齿数z19大轮齿数z254中点螺旋角βm30°cosβm0.866025齿宽b110m et14.13368小轮高度变位系数x10.54实际m et14.13368大轮切向变位系数x t10.034小轮高度变位系数x2-0.54m et14.13368大轮切向变位系数x t2-0.034m n10.5小轮齿顶高ha116.17大轮齿顶高ha2 4.83全齿高h23.625外锥距R386.8731分锥角修正量Δδ0°侧隙jn0.365大轮节锥角∑≤90°时δ280.53768°sinδ20.986394小轮节锥角δ19.462322°sinδ10.164399小轮大端节圆直径de1127.2031大轮大端节圆直径de2763.2185小轮齿顶圆直径da1159.1031大轮齿顶圆直径da2764.8066小轮参考点节圆直径d m1109.1192大轮参考点节圆直径d m2654.7152冠轮齿数Z p54.74486冠轮大端锥距Re386.8731冠轮参考点锥距R m p331.8731冠轮小端锥距Ri276.8731刀齿方向角δo7.180756°刀位Ex316.5155许用范围基圆半径Ey290.0266Auxiliary angle at Re q e32.84495°Auxiliary angle at Ri q i40.76856°大端螺旋角βe42.31531°小端螺旋角βi16.81125°大端法向模数m ne10.45116小端法向模数m ni9.682746大端模数检验m ne≥m n10.45116＜10.5小端模数检验m ne＞m ni10.45116＞9.682746法截面内最大齿槽宽处的锥距Ry357.0907冠轮齿顶高h ao 13.125Hw 9.911219e fny16.732268e fny27.446268e fne16.505432e fne27.219432e fni15.298403e fni26.012403刀顶宽s ao 3.44(e fn )min ≥s ao ＞0.2m n 5.298403＞ 3.44＞2.1(e fn )max ＜3.0s ao ≤3.0(e fn )min 7.446268＜10.32＜15.89521若小轮有刮伤时起始点的锥距计算取初始值βv=βi迭代求解βv 16.81125°刮伤时起始点的锥距Rv 249.5418Auxiliary angle at Rvq v 41.4768°βv处的螺旋角βv 9.529657°刀盘干涉检查:小轮展成加工工艺分锥角δE19.462322°大轮展成加工工艺分锥角δE280.53768°Δh 0λ8.355183°含义x 0131.2054y 0288.0403x e 298.7567y e 245.1231x i 240.9783y i 135.1231OE 172.9604OI 188.2386无干涉检查OE＜r 0+h a0tan αn 172.9604＜214.78不干涉＜无干涉检查OE＜r 0+h a1tan αn188.2386＜214.78不干涉小轮根切校核:小轮小端法面当量齿轮齿数Z ni110.29167齿顶高修正on inside diameterx i 0.54小轮最小高变位系数x grenz 0.544904check 初选x 1数值x 10.54check∑90°时等滑动率计算x 1：K 0.005273αtm 22.79588°f(x 1)0.009194f'(x 1) 3.449351(x 1)10.54(x 1)20.537335将此值赋给x 1差值：(X 1)n+1 -(X 1)n-0.002670.001至到(X 1)n+1 -(X 1)n ≤0.001x 1 =0.537335x1=(x1)2 确定最终值在Ry处在Re处在Ri处刀盘半径刀组数刀具模数按等滑动率计算初选参考值大轮大端端面模数小轮大端端面模数已知大端端面模数说明求得中点法向模数。
奥贝球铁锥齿轮啮合表面显微组织演变
而且 由于奥 氏体 具有 加工 硬 化能力 ，能显 著 提高 其 疲 劳 强 度 和 耐 磨 性 。 这 种 材 料 特 别 适 合 于 替 代
２ Ｃ Ｍｎ ｉ 金 锻 钢 制 造 齿 轮 ， 具 有 重 量 轻 、 音 ０ｒ Ｔ合 并 噪
球 铁较 高 的塑性 和韧 性 ， 具有 优异 的综 合力 学 性 能 。 ２５ ｉｘ 一 ． Ｐ ００ Ｓ ｙ ｕ 质量 分数 ， 。采 用 山 ． — Ｍｎ ００ 一 ． － Ｃ （ Ｓ ４ ２ ％） 西产 Ｑ ２ 铁 为原料 ，工频 炉熔 化后 采用 冲人 法球 １生
化 处 理 ， 化 剂 为 ＦＳＭｎ Ｒ ３合 金 ， 人 量 １ ％。 球 ｅｉ ８ ｅ 加 ． ５ ＦＳ７ 作 为 孕育 剂 ， ｅｉ５ 并进 行 了强 化孕 育处 理 ， 育总 孕
３ 结论
砂 、 形 、 纹 等 缺 陷 的产 生 ， 芯 密实 度 均 匀 且强 变 裂 砂
度好 ， 模具结构设计更加合理 ， 生产效率及铸件成品 率 进一 步提 升 ，工艺 完 全满 足 生产 的需 要 和铸 件 的 各项技术参数要求 ， 提高了车钩钩体产品的质量。
通过 对 Ｂ Ｐ旋转 车 钩钩 体上 、 模 型及 砂 芯 铸 Ｈ 下 造 工 艺 的优 化调 整 ， 大减 少 了铸 件缩 松 、 孔 、 大 缩 夹
小 ， 省能源 等优点 ¨】 节 ＿。 。
与 ２ Ｃ Ｍｎ ｉ 金锻 钢齿 轮相 比 ， ０ｒ Ｔ合 采用 奥 贝球 铁
制造齿 轮可使 产 品重 量减 少 １％ ，可减 少汽 车 的燃 ０
油 消 耗 和 尾 气 排 放 。 因 此 ，采 用 奥 贝 球 铁 代 替
锰铜合金奥贝球铁齿轮啮合后表面组织特征探讨
锰铜合金奥贝球铁齿轮啮合后表面组织特征探讨利用扫描电镜测试研究了锰铜合金奥贝球铁锥齿轮啮合后齿轮表面显微组织的演变。
结果表明,齿轮啮合后其表面残余奥氏体转变成马氏体组织,显著提高了齿轮的表面硬度导致其耐磨性和使用寿命提高。
标签：锰铜合金;奥贝球铁;齿轮;组织特征奥贝球铁(ADI)以贝氏体型铁素体和奥氏体为基体组织,其中含有20-40%的奥氏体,赋予这种球铁较高的塑性和韧性,具有优异的综合机械性能。
而且由于奥氏体具有加工硬化能力,能显著提高其疲劳强度和耐磨性。
这种材料特别适合于替代20CrMnTi合金锻钢制造齿轮,并具有重量轻、噪声小,节省能源等优点。
与20CrMnTi合金锻钢齿轮相比,采用奥贝球铁制造齿轮可使产品重量减少10%,可减少汽车的燃油消耗和尾气排放。
因此,采用奥贝球铁代替20CrMnTi合金钢制造汽车齿轮对节能降耗和汽车工业的发展具有战略意义。
以一种新型的锰铜合金奥贝球铁螺旋锥齿轮为对象,研究台架试验后齿轮啮合表面的显微组织演变规律。
1 锥齿轮制备锰铜合金奥贝球铁的名义化学成分为:3.5C-2.5Si-xMn-0.04P-0.02S-yCu(wt%)。
采用山西生产的Q12生铁为原料,工频炉熔化后采用冲人法球化处理,球化剂为FeSiMn8Re3合金,加人量1.5%。
FeSi75作为孕育剂,并进行了强化孕育处理,孕育总量为0.9%。
采用FeSi75、FeMn65和电解铜板调整化学成分,浇注手工潮模砂铸型获得齿轮毛坯,经机加工后进行等温淬火处理(900℃±10℃×2h+370±5℃×2h)和回火处理(300-350℃×2-4h)。
依据QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试样方法》对齿轮进行台架试验,随后对齿轮进行解剖取样。
使用扫描电镜(型号为QUANTA-400)观察并拍摄金相组织。
金相检测按GB/T9441-1988《球墨铸铁金相检验》评级,腐蚀剂为4%的硝酸酒精溶液。
奥贝球铁齿轮的研发及应用
奥贝球铁（等温淬火球铁）包括两个阶段的热 处理，首先是铸铁在８５０．９５０℃范围内进行充分的 奥氏体化（指铸铁组织全部都转变成ＦＣＣ，并含饱 和碳量的奥氏体）。第二阶段。铸铁快速淬人２３９— ３９９℃范围的介质中，并在此温度范围内保温Ｏ．５４ ｈ，等温处理之后，将铸件空冷至室温罔。 在奥氏体等温淬火过程中，通过等温淬火热处 理或加入合金元素使球墨铸铁基体组织由铁素铁、 珠光体变为奥氏体、贝氏体和残余奥氏体。根据不 同的等温温度和时间，其最终基体组织可以分为马
公司装客车路试，在运行６个月后，对其中一台总
成解剖，发现由轮完好无损。 ２
ＡＤＩ材料齿轮的应用
ＡＤＩ材料的齿轮研究开发ｍ以后，开始若下将
达一新材料批量的应用于生产中。首先进择齿轮铸
造毛坯厂家，齿轮铸造毛坯要求铸坯的球化优良 （球化率达９ｎ％以ｒ，石暴大小为６．８缎）铸环外 观不允许有疏松、气孔、砂眼、夹砂等缺陷。
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硅锰合金化奥贝球铁的热处理工艺研究
收稿日期:2005212209; 修订日期:2006201220基金项目:湖南省教育厅项目(编号:03C507)作者简介:王振生(19782 ),吉林省吉林市人,硕士.从事钢铁冶炼及热处理研究.Em ail :zhsh_w @铸造技术FOUNDR Y TECHNOLO GY Vol.27No.4Apr.2006硅锰合金化奥贝球铁的热处理工艺研究王振生1,2,张厚安1,张光业1,彭成章1,吕立华2(1.湖南科技大学机电工程学院,湖南湘潭411201;2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044)摘要:研究了水+油双液淬火→等温回火的连续冷却热处理工艺对铸件力学性能、残余奥氏体含量、淬透性以及贝氏体组织形貌的影响。
实验结果表明:贝氏体首先以细针状从石墨2基体边缘析出,最终基体组织为大量贝氏体和少量残余奥氏体;随着等温回火温度的升高,铸件的σb 降低,αk 升高,硬度先降低后升高,残余奥氏体含量先升高后降低,在380℃,铸件硬度最低,残余奥氏体含量最高;淬透性与等温回火温度无关。
关键词:奥贝球铁;等温回火;淬透性中图分类号:T G143.5;T G156 文献标识码:A 文章编号:100028365(2006)0420354203S t u d y o n He a t Tr e a t me nt Pr o c e s s of Aus t e nit e 2B ai nit e S p he r oi d alGr ap hit e Ir o n All o y e d wit h Sili c o n a n d Ma n g a ne s eWANG Zhen 2sheng 1,2,ZHANG H ou 2an 1,ZHANG G u ang 2ye 1,PENG Cheng 2zhang 1,L V Li 2hua 2(1.College of Electromechanical E ngineering ,H u ’nan U niversity of Science and T echnology ,Xiangtan 411201,China ;2.College of Materials Science and E ngineering ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China)Abs t rac t :The effect of the heat treatment proce ss of water 2oil quench and isothermal temper on themechanical propertie s ,re sidual austenite fraction ,hardenability and the morphology of bainite phase in the austenite 2bainite spheroidal graphite iron was inve stigated.The re sults reveal that the needle 2like bainite phase precipitate at the interface of graphite 2matrix and the final micro structure s are the large amount of the bainite phase and the minor re sidual austenite phase.With the increase of isothermal tempering temperature ,σb decrease s ,whereas A k increase s ;the hardne ss decrease s primarily ,followed by increase s ;the fraction of the re sidual austenite increase s primarily ,then decrease s.At 380℃,the hardne ss is the lowe st and the re sidual austenite content is the large st.The hardenability is irrelevant to the isothermal tempering temperature.Ke y w ords :Austenite 2bainite spheroidal graphite iron ;Isothermal tempering ;Hardenability 要稳定地获得奥贝组织,对于壁厚≥20mm 的铸件必须添加诸如Ni 、Cu 和Mo 等合金元素来提高它的淬透性[1],这使成本增加,因而阻碍了它的推广应用。
锰铜合金奥贝球铁汽车螺旋锥齿轮研制
（ ．湖北车桥有 限公 司， １ 公安 ４ ４ ０ ； ２ 武 汉理工 大学材料科 学与工程 学院， Ｘ ４ ０ ７ ） ３ ３０ ． 武／ ３ ０ ０ ．
［ 摘要 ］ 利用 光学 显微 镜 、 电镜和性能测试 等手段研 究 了 Ｃ ． ｎ 扫描 ｕＭ 合金奥贝球铁标准试 样和齿 轮的显微组
织与力学性能 。结果表明 ， ｕＭｎ合金 奥 贝球铁 标准 试样 经 等温 淬火 和 回火后 的力 学性 能 范 围为 ： ０ ． Ｃ— １０ ７ ４
１２０ ａ８５ ２ ～８８ ， Ｒ ３ ０ ＭＰ ，：． ％ ． ％ Ｈ Ｃ：２～３ ， ：０～１０／ ｍ ， 到 了 Ｅ ５ ４— ７ Ｅ －Ｊ一０ ０— ５ ７ ２ Ｊｃ 达 Ｎ１６ ９ ／ Ｎ Ｃ Ｓ１０ ５欧 洲 标 准 。齿 轮
维普资讯
２０ ０ ８年 （ ３ ） ９期 第 Ｏ卷 第
汽 车 工 程 Ａ ｔｍ ｔ ｅＥ ｇ ｅｒ ｇ ｕｏ ｏ ｖ ｎ ｉ ｅｉ ｉ ｎ ｎ
２０ （ ｏ ３ ） ｏ９ ０ ８ Ｖ １ ０ Ｎ ． ．
２ ０ ８ ０ ８１ ３
锰铜 合金 奥 贝球 铁 汽 车 螺 旋 锥 齿 轮 研 制
［ ｂｔａｔ Ｔ ｅｍｃｏｔ ｃ ｒ ａｄｍ ｃａｉ ｒｐｒｅ ｆｔ ｄｒ ａ ｐｅａｄｓｉ ｌ ｅｅｇａ —ｕ Ａ ｓ ｃ］ ｈ ｉｒｓｕｔ ｅ ｎ ｅｈｎｃ ｐｏｅｉｓ ａ ａｄｓｍ ｌ ｎ ｒ ｖｌ ｅｒ ｆ Ｃ ｒ ｒ ｕ ｌ ａ ｔ ｏｓｎ ｐ ａ ｂ ｏ Ｍｎ
ｓ ｒ ｃ ．Ｔ ｅ ｂ ｎ ｈ ａ ｄ ｆ ｌ ｅ ｔ ｓ ｏ ａ － ｕ ａｌ ｙ ｄ ＡＤ ａ ｅ ｌ ｃ ０ ｒ Ｔ ｌ ｙ ｓｅ ｌ ｏ ｎ ｆ ｃｕ ｉ ｇ ｕ ｆ ｅ ｈ ｅ ｃ ｎ ｅｄ ｔｓｓ ｈ ｗ ｔ ｔ ａ ｉ ｈ Ｍｎ Ｃ ｌ ｅ Ｉｃ ｎ ｒ ｐ ａ ｅ ２ Ｃ Ｍｎ ｉ ｌ ｔｅ ｒｍａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｏ ａｏ ｆ
锰铜合金奥贝球铁组织与力学性能研究
1 实验过程 1.1 成分设计
锰 铜 合 金 奥 贝 球 铁 的 名 义 化 学 成 分 为 ：3.5C 2.5Si-xMn-0.04P-0.02S-yCu（质量分数，%）。其目的 是利用 Cu 和 Mn 提供材料的淬透性，降低奥贝球铁
理组织的测量值见表 2 所示。 2.2 能谱分析
对白亮区和基体组织进行了微区成分分析，见 图 4（a）中 A 点和 B 点。由图 4（b）可知，硅形成负偏 析，而锰在晶界处产生正偏析，易在组织中形成白亮 区，多为碳化物、马氏体和残余奥氏体的混合物，显 著降低材料的塑性和韧性。在基体中硅和锰的含量 正常，如图 4（c）所示。
Si、Cu
石
[3] 叶学贤.等温淬火球墨铸铁的发展及应用.见：第三届全国等温淬
墨
火球墨铸铁（ADI）技术研讨会论文集[C].无锡:现代铸铁杂志社，
球
2002：9-13.
[4] 赵红，徐卫平，周继扬.奥氏体等温转变铸铁研究的新进展[J].铸
造，2001（5）:243-248.
Mn 图 5 球墨铸铁中各元素的微区偏析示意图 表 3 锰铜合金奥贝球铁标准试样在不同状态下的力学性能
使用光学显微镜和扫描电镜（型号为 QUANTA400）观察并拍摄金相组织，对试样进行能谱分析。金 相检测按 GB/T9441—1988 《球墨铸铁金相检验》评 级。腐蚀剂为 4%的硝酸酒精溶液。
2 结果与分析 2.1 显微组织
图 1 为锰铜合金奥贝球铁试样铸态光学显微组 织。由图 1 可知，铸态试样的石墨大部分成球状，如 图 1（a）所示。按照 GB/T9441—1988 球墨铸铁金相 检验标准，球化级别为 2 级，测得球数为为 32 ~
锰钢合金奥贝球铁组织与力学性能研究
锰钢合金奥贝球铁组织与力学性能研究
柳安民;刘生发
【期刊名称】《中国铸造装备与技术》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】利用光学显微镜、扫描电镜和性能测试等手段研究了锰铜合金奥贝球铁标准试样的显微组织与力学性能.结果表明,锰铜合金奥贝球铁标准试样经等温淬火和回火后的力学性能范围为σb1007.4～1200MPa,65.2%～8.8%,HRC32～35,αk70～120J/cm2,达到了EN1564-97/EN-CJS-1000-5欧洲标准.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】柳安民;刘生发
【作者单位】武汉铸造实业有限公司,武汉,430050;武汉理工大学,材料科学与工程学院,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TG255
【相关文献】
1.铜钼合金奥贝球铁力学性能的稳定性 [J], 刘生发;徐萍;王仲范
2.t8／5对低合金奥—贝球铁焊接热影响区组织和力学性能的影响 [J], 王春生;周振丰
3.奥—贝球铁焊缝的组织与力学性能 [J], 孙大谦;周振丰
4.铸态奥贝球铁的组织形成特点和镍对其力学性能的影响 [J], 李子全;吴炳尧
5.非合金奥贝球铁的成分组织和性能研究 [J], 刘生发
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Mn 合金化奥贝球铁螺旋锥齿轮的试制
生产合格的奥贝球铁通常需要加入Mo、Ni、Cu等合金元素提高材料的淬透性，此外，对原材料的w（Mn）量有严格限制，一般不超过0.3％。
目前国内外生产的合金奥贝球铁主要是Mo-Cu系、Mo-Ni系和Mo-Cu-Ni 系。
近年来由于MoFe和Ni板等原材料价格的暴涨，使得三种类型的合金奥贝球铁的制造成本大大提高，而且对w（Mn）量的严格要求限制了生铁来源，严重制约了奥贝球铁的推广应用。
当前全球性的能源危机和环境污染问题迫切要求汽车轻量化。
与20CrMnTi合金锻钢齿轮相比，采用奥贝球铁制造齿轮可使产品质量减少10％，并可减少汽车的燃油消耗和尾气排放。
此外，20CrMnTi合金钢齿轮的制造需要经过冶炼与轧制、锻造和长时间渗碳淬火热处理等一系列工序，消耗大量能源；而采用奥贝球铁制造齿轮，由生铁锭直接直接熔铸而成，并全面的缩短和简化了热处理环节，显著节省能源。
因此，采用奥贝球铁代替20CrMnTi合金钢制造汽车齿轮对节能降耗和汽车工业的发展具有战略意义。
本工作研究了一种Mn合金化奥贝球铁，并试制生产了汽车140EQ后桥螺旋锥齿轮，考察了显微组织及力学性能。
1 试验过程
采用Mn合金化奥贝球铁试制的汽车EQ140后桥锥齿轮目标化学成分为：w（C）3.5％，w（Si）2.8%, w（Mn）0.7%,w（P）0.04%,
w（S）0.02%,角齿外圆直径φ101mm，盆齿外圆直径φ380mm。
原料为山西生产的Q 12生铁，工频炉熔化后采用冲入法球化处理，球
化剂为FeSiMn8RE3强化孕育处理，孕育总量为0.9％。
采用FeSi75、FeMn65调整化学成分，用湿砂型浇注厚度25mm的标准Y型试块。
在Y型试块上加工φ10mm标准拉伸试样和10mmX10mmX55mm冲击试样用于力学性能检测。
等温淬火处理工艺：（900±10）℃X2h+（370±5）℃X2h，回火处理工艺：300350℃X2～4h。
力学性能试样随同齿轮一起热处理。
在ETIII60t液压式万能试验机上进行拉伸试验。
在30/15冲击试验机上进行冲击试验。
使用HR-1000TM型维氏计。
力学性能及洛氏硬度取3个试样的平均值。
使用光学显微镜和扫描电镜（型号为QUANTA-400）观察并拍摄金相组织，对试样进行能谱分析。
金相检测按GB/T9441-1988《球墨铸铁金相检验》评级。
2试验结果与分析
2.1 标准试样的显微组织
2.1.1铸态显微组织
图1为Mn合金化球铁试块的铸态显微组织。
由图1可知，Mn合金化球铁的石墨大部分成球状，石墨球周围可观察到牛眼状的铁素体。
按照GB/T9441-1988球墨铸铁金相检验标准，球化级别为2级，测得球数为233个/mm2，球径为3.1μm，珠光体体积分数约为80％。
2.1.2热处理组织
等温淬火试样组织见图2（a），可观察到羽毛状的上贝氏体组织，奥氏体分布在其周围。
由于w（Mn）量较高，导致在晶界处偏析，可观察到组织中存在白量区，其体积分数约为2.5％，这是由于w（Si）量高和强化孕育综合影响的结果。
回火后组织中的白亮区基本消失，其体积分数降至0.8％
左右，见图2（b）。
由于在回火过程中，残余奥氏体会进一步转化成上贝氏体，上贝氏体会略微长大。
2.2力学性能
对从Y型试块加工的标准拉伸和冲击式样进行力学性能测试，其结果见表1。
由表1可知，铸态试块的抗拉强度仅为440Mpa，伸长率高达16.5％，硬度仅为23.7HRC。
经等温淬火后再进行回火处理，力学性能范围为：抗拉强度高达1000.4～1100Mpa，伸长率为5.2％～6.8％，硬度为30～33HRC，无缺口试样的冲击值由等温淬火后的39.0J/cm2提高到70～100 J/cm2。
由此可见，研制的Mn合金化奥贝球铁的力学性能指标达到了EN1564-97/EN-CJS-1000-5欧洲标准。
表1 Y型试块在不同状态下的力学性能
状态σb/MPa δ/% HRC αk/cm-2
铸态440 16.5 23.7
等淬+回火100.4～1100 5.26.8 30～33 70～100
2.3齿轮分析
2.3.1齿轮解剖与取样
为了考察Mn合金化奥贝球铁齿轮的应用情况，试制生产了汽车EQ140后桥锥齿轮，并对经过啮合后的齿轮进行解剖，图3为实物解剖与取样图。
2.3.2齿轮不同部位组织分析
图4为Mn合金化奥贝球铁角齿电镜照片部位示意图。
图5为合金化奥贝球铁角齿纵向不同部位的电镜照片。
图5（a），图5（a’）对应于图4中的点a，为顶部组织。
图5（a）放大倍数为100倍，按照GB/T9441-1988
《球墨铸铁金相检验》评级，由于齿轮生产时放置了冷铁，Mn合金化奥贝球铁齿轮的球化率97％，球数高达480个/mm2，球径为1.5μm，石墨大小级别为8级。
石墨球的细小意味着共晶团的细小，增加了材料的力学性能。
此外，石墨球能降低齿轮啮合时的摩擦系数，提高齿轮的使用寿命。
有图5（a’）可以看到诱变后的马氏体组织，其组织形态为板条状。
因此，齿轮啮合处的表面硬度较高。
图5（b）对应图4中的点b，为奥贝球铁的正常组织。
图5（c）对应与图4中的的点c，由于接近心部位置，组织比较粗大。
图5（d）对应于图4中的点d，可观察到大石墨球、残余奥氏体、上贝氏体和珠光体的混合组织。
珠光体的存在是由于角齿厚度较大，不易淬透所造成。
图5（e）对应于图4中的点e，放大倍数为10000倍，可看到石墨球以及石墨球周围未淬透的层片状烛光体组织。
Mn合金化奥贝球铁齿轮热处理后基体组织的测量值（体积分数）见表2。
表2等淬回火后的显微组织
状态残余奥氏
体（％）上贝氏体
（％）
白亮区
（％）
上贝氏体
长度/μm
上贝氏体
宽度/μm
等淬+回火27.4 72.1 0.5 21.8 3.0 齿轮中不同组织的显微硬度见表3。
由表可知，诱变马氏体的硬度最高，提高了齿轮表面的耐磨性，从而体高了齿轮的使用寿命。
由马氏体、碳化物和残余奥氏体的混合组织形成的白亮区小，比残余奥氏体大，而珠光体（索氏体）的硬度值略高于残余奥氏体。
表3齿轮中不同组织中的显微硬度
组织诱变马氏体白亮区上贝氏体残余奥氏体珠光体
HV 852 624 513 446 460
2.3.3能谱分析
对白亮区和基体组织进行了微区成分分析，见图6（a）中A点。
由图6（b）可知，Si形成负偏析，而Mn在晶界处产生正偏析，易在组织中形成白亮区（多为碳化物、马氏体和残余奥氏体的混合物），显著降低材料的塑性和韧性，经回火处理后，组织中残余奥氏体会进一步转化为上贝氏体，白亮区基本消失。
3结论
（1）Mn合金化奥贝球铁齿轮的球化率97％，球数480个/mm2，球径为1.5μm。
等温淬火后残余奥氏体量（体积分数）为27.4％，上贝氏体量（体积分数）为72.1％白亮区量（体积分数）为0.5％，上贝氏体长度和宽度分别为21.8μm和3.0μm。
（2）Mn合金化奥贝球铁标准试样经等温淬火和回火后的力学性能范围为σb＝1000.4～1100MPa，δ＝5.2％～6.8％，硬度为30～33HRCαk＝70～100J/cm2（无缺口式样），达到了EN1564-97/EN-CJS-1000-5欧洲标准。
（3）采用研制的Mn合金化奥贝球铁代替20CrMnTi合金锻钢生产汽车EQ140后桥锥齿轮，齿轮啮合后其表面的显微硬度高达852HV，其原因是残余奥氏体转变成马氏体组织。
但由于齿轮心部的淬透性不够，对齿轮的使用寿命产生极为不利的影响。