本发明涉及一种高速齿轮箱用耐磨齿轮，属于汽车配件技术领域。
背景技术：
变速箱主要指的是汽车的变速箱。它分为手动、自动两种，手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。然而无论是手动变速箱还是自动变速箱都需要用到变速箱齿轮。
变速箱齿轮经常在高转速、高负荷、转速和负荷不断交变的情况下工作。齿轮除了由于正常磨损外，还会由于润滑油品质、润滑条件不良、驾驶操作不当、维修时齿轮装配相互啃合位置不当等原因，均会造成齿轮冲击，轮齿啃合得不好以及起步抖动等，都会加速齿轮的磨损和损伤。齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性和耐磨性；由于齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料工艺性好。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种使用寿命长的高速齿轮箱用耐磨齿轮。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种高速齿轮箱用耐磨齿轮，其质量百分比成分为：C：0.35-0.56%，Cr：0.11-0.23%，Si：0.21-0.33%，Mn：0.48-0.65%，Zn：1.76-1.88%，Cu：2.13-2.35%，Ag：0.42-0.66%，Au：0.16-0.19%，Pt：0.08-0.15%，Ni：2.37-2.56%，W：1.56-1.75%，Mo：0.05-0.09%，Nd：0.02-0.07%，Ce：0.01-0.03%，Eu：0.11-0.14%，Lu: 0.05-0.08%，Ti：3.68-3.93%，AlN：0.15-0.35%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.77-0.96%,氧化镁：0.39-0.45％, 碳化钨:0.21-0.26%，蒙脱石:0.55-0.66%，余量为Fe；
所述高速齿轮箱用耐磨齿轮的生产工艺包括以下步骤：
㈠熔炼原料：
a、按预定的高速齿轮箱用耐磨齿轮中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度提高到1560摄氏度至1580摄氏度，原料被熔炼形成合金溶液；
b、将上一步得到的合金溶液进行冷却，采用水冷以19-21℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至室温；
c、加热，将上一步冷却后的合金在熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1580摄氏度至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
d、将熔炉内的合金溶液倒入电炉，在浇包的包坑中依次加入球化剂和孕育剂，用薄钢板覆盖在球化剂、孕育剂上，并捣实；
e、将电炉内的合金溶液倒入浇包内凹的另一侧，球化反应40s至55s，球化反应充分后，撒一层集渣剂，快速扒渣；
f、快速扒渣后，立即在合金溶液表面撒入膨胀珍珠岩粉，打渣两遍，打渣完成后，形成待铸造的合金溶液，在五分钟内浇注完毕；
㈡蜡模制备：采用机械注蜡，制作与高速齿轮箱用耐磨齿轮尺寸一致并包含有保温冒口的蜡模，并对蜡模进行修整，之后使用蜡坯清洗剂对蜡模进行清洗；
㈢在步骤㈡制得的蜡模上制作壳模砂型，采用蒸汽脱蜡制得壳模；
㈣壳模焙烧；
㈤将步骤㈣焙烧好的壳模放入按造型工艺准备的砂箱中，并用胶带封住该壳模上用于浇注的浇口和保温冒口，然后放入经过配制的混合砂，放满混合砂后再用造型震实机进行震实，形成砂型；
㈥浇注
浇注前用恒温300～350摄氏度的热风机对壳模进行烘烤0.5小时，浇注时，浇注温度为1350～1450摄氏度，浇注后，铸件在砂型中保温0.5～2小时；浇注成型后，进行脱模，破碎壳模，切除铸件的保温冒口，得到铸件
㈦将浇注成型后的铸件进行热处理，具体工艺为：
A、加热：将铸件加热至640-665℃，并保温45-55min；
B、冷却：采用风冷以15-18℃/s的冷却速率将铸件加速冷却至410-420℃后，再空冷至室温；
C、一次回火：将铸件加热至560-575℃回火41-43min后，待温30-45s，使铸件温度均匀化，之后以28-35℃/s的冷却速率加速冷却至355-365℃后，再空冷至室温；
D、二次回火：将铸件加热至614-618℃回火53-59min后空冷至室温；
E、淬火：铸件淬火保温温度为520℃±20℃，保温时间为1.5～2.5h；铸件淬火加热完成后快速放入水槽水冷25-35分钟，冷却槽水温控制在30～55℃；
㈧在热处理后的高速齿轮箱用耐磨齿轮的表面进行喷涂处理，具体为：
第一次喷涂：采用超音速电弧喷涂1Cr13涂层，1Cr13涂层喷涂厚度为60±20μm；
第二次喷涂：采用超音速电弧喷涂纯铝涂层，纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm；
预氧化：喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化，制得高速齿轮箱用耐磨齿轮。
上述技术方案的改进是：高速齿轮箱用耐磨齿轮喷涂处理后外表面覆盖骨瓷保护层，具体工艺为:
a、配料：骨瓷保护层中各成分的质量百分比成分为：碳化钨：0.55-0.83%、Zn：1.12-1.23%、蒙脱石：2.15-2.33%、AlN粉：1.15-1.18%、硅灰石：0.23-0.43%、透辉石：1.15-1.23%、防老剂RD：0.12-0.23%、石英:1.31-1.52%、长石:2.11-2.35%、骨炭：4.23-4.47%、滑石粉：2.33-2.65%、铝粉：1.42-1.57%、氧化钙：0.73-1.15％、氧化镁：1.13-1.36％，余量为高岭土；
b、粉碎:将骨瓷保护层的各原料按质量百分比加入球磨机中进行混合球磨，加入水形成釉浆；
c、除铁过筛：将上述釉浆用250目到280的筛网进行两次过滤，过滤后用除铁器除铁；
d、滤搅工序：滤去上一步骤中釉浆内多余的水，滤后釉浆的水份在31-35％
e、将加水后的釉浆放入真空练泥机进行练泥，真空度为0.02-0.07Mpa
f、涂覆：将调制好的釉浆涂覆在高速齿轮箱用耐磨齿轮的外表面，厚度为0.35-0.85mm；
g、低温干燥：将成型后的颗粒填料送入低温干燥机进行低温干燥，控制干燥温度为42-54℃，干燥至成型填料水份小于6%
h、焙烧：将低温干燥后的高速齿轮箱用耐磨齿轮送入隧道窑焙烧，冷却后形成骨瓷保护层。
上述技术方案的改进是：其质量百分比成分为：C：0.36%，Cr：0.13%，Si：0.22%，Mn：0.9%，Zn：1.78%，Cu：2.25%，Ag：0.46%，Au：0.17%，Pt：0.09%，Ni：2.38%，W：1.66%，Mo：0.06%，Nd：0.03%，Ce：0.01%，Eu：0.12%，Lu: 0.06%，Ti：3.78%，AlN：0.16%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.79%,氧化镁：0.41％, 碳化钨:0.22%，蒙脱石:0.85%，余量为Fe。
上述技术方案的改进是：其质量百分比成分为：C：0.52%，Cr：0.18%，Si：0.31%，Mn：0.57%，Zn：1.79%，Cu：2.34%，Ag：0.62%，Au：0.18%，Pt：0.14%，Ni：2.47%，W：1.66%，Mo：0.08%，Nd：0.04%，Ce：0.02%，Eu：0.13%，Lu: 0.04-0.07%，Ti：3.78%，AlN：0.33%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.87%,氧化镁：0.43％, 碳化钨:0.26%，蒙脱石:0.36%，余量为Fe。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：
（1）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于原料中含有Zn、Ni和W，加强了齿轮的耐热和耐腐蚀性能；
（2）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于原料中含有Ti、Al和稀土元素，减轻了齿轮的质量，增加了结构强度和耐腐蚀性能；
（3）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于在原料熔炼时进行了二次熔炼，再通过球化反应、扒渣和打渣的配合，使得原料熔炼更加彻底，可以有效去除原料中的杂质，提高铸件质量；
（4）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于在浇注操作时，用恒温的热风机对壳模进行烘烤，通过对壳模的预热有效防止在浇注时壳模发生开裂和破碎；
（5）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于对铸件进行热处理，可控制齿轮的横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，并可使齿轮表面层产生与工作应力相反的残余应力，受载时可抵消部分工作应力，增加使用寿命；
（6）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于热处理时通过两次回火，第一次回火能够回转奥氏体在板条界或板条束界上形成，并在保温过程中进一步富集合金元素以提高稳定性；铁素体板条束在保温过程中则发生回复，同时铁素体中的有害元素也被排至回转奥氏体中，从而改善了基体性能；第二次回火能够在保证强度的前提下使回转奥氏体富集足够多的合金元素，使少网状碳化物，使组织更为均匀，能够保持结构稳定，进一步增强接触疲劳强度和冲击韧性；
（7）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于进行了1Cr13涂层和纯铝涂层的喷涂，大大提高了齿轮的耐热耐腐蚀性能，延长了使用寿命；
（8）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于对纯铝涂层进行了预氧化，使得表面产生了致密的氧化膜，使得齿轮的耐高温耐腐蚀性能进一步提高；
（9）本发明的高速齿轮箱用耐磨齿轮由于喷涂处理后外表面覆盖骨瓷保护层，能够有效保护预氧化后形成的致密的氧化膜，防止齿轮在工作过程中氧化膜被磨损，通过骨瓷保护层的保护，不仅保证了齿轮的耐高温耐腐蚀性能，还进一步提高了齿轮表面的结构强度，使齿轮更加耐磨，延长使用寿命。
具体实施方式
实施例一
本实施例的高速齿轮箱用耐磨齿轮，其质量百分比成分为：C：0.36%，Cr：0.13%，Si：0.22%，Mn：0.9%，Zn：1.78%，Cu：2.25%，Ag：0.46%，Au：0.17%，Pt：0.09%，Ni：2.38%，W：1.66%，Mo：0.06%，Nd：0.03%，Ce：0.01%，Eu：0.12%，Lu: 0.06%，Ti：3.78%，AlN：0.16%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.79%,氧化镁：0.41％, 碳化钨:0.22%，蒙脱石:0.85%，余量为Fe；
所述高速齿轮箱用耐磨齿轮的生产工艺包括以下步骤：
㈠熔炼原料：
a、按预定的高速齿轮箱用耐磨齿轮中各成分的质量百分比将原料加入熔炉内，将熔炉内的温度提高到1560摄氏度至1580摄氏度，原料被熔炼形成合金溶液；
b、将上一步得到的合金溶液进行冷却，采用水冷以19-21℃/s的冷却速率将合金溶液水冷至室温；
c、加热，将上一步冷却后的合金在熔炉内进行二次熔炼，将熔炉内的温度提高到1580摄氏度至1600摄氏度，合金被二次熔炼形成合金溶液；
d、将熔炉内的合金溶液倒入电炉，在浇包的包坑中依次加入球化剂和孕育剂，用薄钢板覆盖在球化剂、孕育剂上，并捣实；
e、将电炉内的合金溶液倒入浇包内凹的另一侧，球化反应40s至55s，球化反应充分后，撒一层集渣剂，快速扒渣；
f、快速扒渣后，立即在合金溶液表面撒入膨胀珍珠岩粉，打渣两遍，打渣完成后，形成待铸造的合金溶液，在五分钟内浇注完毕；
㈡蜡模制备：采用机械注蜡，制作与高速齿轮箱用耐磨齿轮尺寸一致并包含有保温冒口的蜡模，并对蜡模进行修整，之后使用蜡坯清洗剂对蜡模进行清洗；
㈢在步骤㈡制得的蜡模上制作壳模砂型，采用蒸汽脱蜡制得壳模；
㈣壳模焙烧；
㈤将步骤㈣焙烧好的壳模放入按造型工艺准备的砂箱中，并用胶带封住该壳模上用于浇注的浇口和保温冒口，然后放入经过配制的混合砂，放满混合砂后再用造型震实机进行震实，形成砂型；
㈥浇注
浇注前用恒温300～350摄氏度的热风机对壳模进行烘烤0.5小时，浇注时，浇注温度为1350～1450摄氏度，浇注后，铸件在砂型中保温0.5～2小时；浇注成型后，进行脱模，破碎壳模，切除铸件的保温冒口，得到铸件
㈦将浇注成型后的铸件进行热处理，具体工艺为：
A、加热：将铸件加热至640-665℃，并保温45-55min；
B、冷却：采用风冷以15-18℃/s的冷却速率将铸件加速冷却至410-420℃后，再空冷至室温；
C、一次回火：将铸件加热至560-575℃回火41-43min后，待温30-45s，使铸件温度均匀化，之后以28-35℃/s的冷却速率加速冷却至355-365℃后，再空冷至室温；
D、二次回火：将铸件加热至614-618℃回火53-59min后空冷至室温；
E、淬火：铸件淬火保温温度为520℃±20℃，保温时间为1.5～2.5h；铸件淬火加热完成后快速放入水槽水冷25-35分钟，冷却槽水温控制在30～55℃；
㈧在热处理后的高速齿轮箱用耐磨齿轮的表面进行喷涂处理，具体为：
第一次喷涂：采用超音速电弧喷涂1Cr13涂层，1Cr13涂层喷涂厚度为60±20μm；
第二次喷涂：采用超音速电弧喷涂纯铝涂层，纯铝涂层喷涂厚度为100±50μm；
预氧化：喷涂结束后使用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面预氧化，制得高速齿轮箱用耐磨齿轮；
高速齿轮箱用耐磨齿轮喷涂处理后外表面覆盖骨瓷保护层，具体工艺为:
a、配料：骨瓷保护层中各成分的质量百分比成分为：碳化钨：0.55-0.83%、Zn：1.12-1.23%、蒙脱石：2.15-2.33%、AlN粉：1.15-1.18%、硅灰石：0.23-0.43%、透辉石：1.15-1.23%、防老剂RD：0.12-0.23%、石英:1.31-1.52%、长石:2.11-2.35%、骨炭：4.23-4.47%、滑石粉：2.33-2.65%、铝粉：1.42-1.57%、氧化钙：0.73-1.15％、氧化镁：1.13-1.36％，余量为高岭土；
b、粉碎:将骨瓷保护层的各原料按质量百分比加入球磨机中进行混合球磨，加入水形成釉浆；
c、除铁过筛：将上述釉浆用250目到280的筛网进行两次过滤，过滤后用除铁器除铁；
d、滤搅工序：滤去上一步骤中釉浆内多余的水，滤后釉浆的水份在31-35％
e、将加水后的釉浆放入真空练泥机进行练泥，真空度为0.02-0.07Mpa
f、涂覆：将调制好的釉浆涂覆在高速齿轮箱用耐磨齿轮的外表面，厚度为0.35-0.85mm；
g、低温干燥：将成型后的颗粒填料送入低温干燥机进行低温干燥，控制干燥温度为42-54℃，干燥至成型填料水份小于6%
h、焙烧：将低温干燥后的高速齿轮箱用耐磨齿轮送入隧道窑焙烧，冷却后形成骨瓷保护层。
实施例二
本实施例的高速齿轮箱用耐磨齿轮与实施例一基本相同，不同之处在于其质量百分比成分为：C：0.52%，Cr：0.18%，Si：0.31%，Mn：0.57%，Zn：1.79%，Cu：2.34%，Ag：0.62%，Au：0.18%，Pt：0.14%，Ni：2.47%，W：1.66%，Mo：0.08%，Nd：0.04%，Ce：0.02%，Eu：0.13%，Lu: 0.04-0.07%，Ti：3.78%，AlN：0.33%，S≤0.003%，P≤0.003%，滑石粉:0.87%,氧化镁：0.43％, 碳化钨:0.26%，蒙脱石:0.36%，余量为Fe。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。