現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中多數(shù)傳動(dòng)齒輪都是采用滲碳淬火工藝,隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,大功率、高速度和高可靠性齒輪需求量日益增加,常用的滲碳淬火表面強(qiáng)化對(duì)一般齒輪強(qiáng)度性能要求還可以滿足,但是對(duì)要求高性能齒輪,控制內(nèi)氧化、滲碳淬火畸變大,質(zhì)量不穩(wěn)定,精度和性能難以保證。由于低溫化學(xué)熱處理技術(shù)的迅速發(fā)展,近年來齒輪制造業(yè),尤其是大型精密齒輪行業(yè)探索以滲氮技術(shù)部分代替滲碳淬火取得了可喜的進(jìn)展。
從生產(chǎn)規(guī)模來看,滲碳淬火適合于通用齒輪的大批量生產(chǎn),而滲氮技術(shù)則更適合于大型齒輪、單件或中小批量以及高性能齒輪。
傳動(dòng)齒輪的服役壽命和可靠性,主要取決于齒輪的疲勞抗力,即齒輪的彎曲疲勞壽命和接觸疲勞壽命。
普通滲碳齒輪表面硬度較低(62~63HRC),耐磨性差,接觸疲勞強(qiáng)度偏低,但由于滲碳層較深,心部強(qiáng)度較高(36~42HRC),因此彎曲疲勞強(qiáng)度較高,能滿足一般齒輪的服役要求。但是滲碳淬火齒輪畸變是難以克服的技術(shù)難點(diǎn),形狀復(fù)雜的齒輪難以保證其精度,高精度齒輪必須以磨齒來提高齒輪精度,成本大大提高。
以大型高速精密齒輪為代表,采用滲氮齒輪是唯一可選的改進(jìn)方向。滲氮齒輪表面硬度高(66~70HRC,850~1100HV),耐磨性高,熱硬性好,高硬度可保持在500℃,抗咬合和抗擦傷比滲碳和表面淬火更優(yōu)越,對(duì)高速和圓弧齒輪更重要。滲氮齒輪表面高殘余壓應(yīng)力,可保證齒輪使用過程中比滲碳齒輪具有更高的穩(wěn)定性和更高的彎曲疲勞強(qiáng)度。缺口敏感性比滲碳齒輪低,這對(duì)形狀系數(shù)大的齒輪具有重要意義。
滲氮齒輪采用低溫?zé)崽幚?,變形量小,齒輪畸變小,這種工藝優(yōu)勢(shì)可保證滲氮齒輪滲氮處理后齒輪保持高精度,一般精度只下降1~2級(jí),7~6級(jí)齒輪可滲氮后直接使用。
研制新型時(shí)效硬化鋼和深層滲氮工藝,可實(shí)現(xiàn)滲氮齒輪表面更高的接觸疲勞強(qiáng)度,心部硬度可保持42~46HRC,取得比滲碳齒輪更高的彎曲疲勞強(qiáng)度。