[发明专利]一种汽车同步器用齿环合金材料

说明书

技术领域

本发明属于金属材料合金化技术领域，尤其涉及一种汽车同步器用齿环合金材料。

背景技术

同步器齿环是汽车变速箱的重要部件，能降低汽车换挡过程中的冲击、震动和噪声，提高汽车操纵的稳定性和行驶的安全性。由于换挡齿轮与连接齿轮要在一至两秒钟内加速、减速至同步换挡，这种快速、多变的摩擦、应力作用，使同步器齿面处于极端恶劣的工作条件下，对同步器齿环材料的设计提出了更高的标准，高可靠性和长寿命是对齿环材料设计的基本要求。一般认为，齿环的寿命取决于材料的耐磨性，齿环的耐磨原理是软基体+硬颗粒。目前，黄铜同步器齿环的寿命并不能令人满意，且同步器齿环的磨损机制是严重的粘着磨损。硬颗粒之间不会发生粘着磨损；只有硬颗粒与软基体之间、软基体与软基体之间才会发生粘着磨损。说明齿环的软基体不足以支撑硬颗粒，齿环材料的基体强度不足是影响齿环寿命的主要原因。

传统的黄铜齿环合金多是双相黄铜，α相在合金基体中的比例最高可达23%，其余为β相。众所周知，α相是面心立方晶格的Cu基固溶体，晶格常数为3.608-3.693A；而β相是体心立方晶格的Cu-Zn基固溶体，晶格常数为2.942-2.949A。由于两种固溶体的合金基体不同、晶体结构不同、结晶形貌不同（α相呈细长的针状析出，β相呈不规则的块状分布）、固溶特性不同、时效析出产物不同，导致两种固溶体的基体强度和耐磨性能不同，从而对齿环的寿命产生影响。

合金牌号为HMn57-2-2-0.5、HMn59-2-1.5-0.5、HMn64-8-5-1.5是三种典型的双相黄铜齿环合金，三种合金均是通过向合金基体中加入0.3%-0.8%的铅，依靠铅在材料基体中形成自润滑减磨质点，达到提高齿环寿命的目的。由于铅在高温下可以大量固溶于β相中，在α相中铅几乎不溶。铅在α黄铜中是有害杂质，常以颗粒状分布在晶界上，含量达到0.03%时即使合金产生热脆性，铅只对β相黄铜具有润滑作用。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种耐蚀抗磨长寿命汽车同步器用齿环合金材料。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种汽车同步器用齿环合金材料，其特征在于，所述合金材料包含元素的质量百分比为Cu 51.0-63.0%、Sn 0.1-0.9%、Ti 0.5-1.2%、Zr 0.01-0.08%、B 0.005-0.08%、Sb 0.02-0.06、Ni 0.2-4.3%、Mn 1.0-5.0%、Fe 0.5-1.5%、Si 0.3-1.6%、Al 1.3-6.0%、Pb0.1-1.0%、稀土0.05-0.20%，杂质总量不大于0.05%，余量为锌。

一种汽车同步器用齿环合金材料，其特征在于，所述合金材料包含元素的质量百分比为Cu 51.0-56.0%、Sn 0.3-0.5%、Ti 0.5-0.8%、Zr 0.03-0.05%、 B 0.03-0.06%、Ni 0.6-1.1%、Mn 1.6-2.0%、Fe 0.4-0.7%、Si 0.6-0.9%、Al  1.4-1.7%、 Pb 0.3-0.6%、稀土0.05-0.12%，杂质总量不大于0.03%，余量为锌。

一种汽车同步器用齿环合金材料，其特征在于，所述合金材料包含元素的质量百分比为Cu 58.0-63.0%、Sn 0.3-0.6%、Ti 0.7-1.0%、Zr 0.03-0.05%、B 0.03-0.05%、Sb 0.02-0.04、Ni 0.9-1.3%、Mn 3.0-5.0%、Fe 0.5-1.5%、Si 0.3-0.6%、Al 2.5-4.0%、稀土0.05-0.12%，杂质总量不大于0.03%，余量为锌。

本发明的有益效果：本发明通过合金的固态相变，使铅由晶界转移至晶粒内，对合金起到自润滑作用，改善合金的切削性能。通过多组元合金化-多级热处理和高温固溶-双级时效工艺，实现齿环合金多相、多尺度强韧化，使粒子的硬度与基体的韧性得到最佳的配合，在极端恶劣的冲击条件下保持良好的使用性能和较长的使用寿命。

具体实施方式

本发明的汽车同步器用齿环合金材料包含元素的质量百分比为Cu 51.0-63.0%、Sn 0.1-0.9%、Ti 0.5-1.2%、Zr 0.01-0.08%、B 0.005-0.08%、Sb 0.02-0.06、Ni 0.2-4.3%、Mn 1.0-5.0%、Fe 0.5-1.5%、Si 0.3-1.6%、Al 1.3-6.0%、Pb0.1-1.0%、稀土0.05-0.20%，杂质总量不大于0.05%，余量为锌。