齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代各種設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)方式，因?yàn)殡x子氮化硬度高、變形小的優(yōu)勢(shì)，離子氮化處理成為常見的齒輪類零件的表面處理方法。
常見用于離子氮化的齒輪材質(zhì)有40Cr、42CrMo、31CrMoV9、38CrMoAl等，其中40Cr和42CrMo在離子氮化后硬度可以達(dá)到600HV-750HV，31CrMoV9在氮化后可以達(dá)到700-850HV，而38CrMoAl在氮化后硬度可以達(dá)到900-1100HV。
常見的齒輪熱處理過程：鍛造—調(diào)質(zhì)（或正火）—粗加工—去應(yīng)力—精加工—磨齒—離子氮化—裝配。
在這個(gè)過程中有以下幾點(diǎn)需要注意：
01變形問題
為減小滲氮過程的變形量，需要在設(shè)定滲氮溫度之前了解齒輪在滲氮前的預(yù)熱處理過程，滲氮溫度必須比調(diào)質(zhì)的回火溫度低50℃，這樣可以保證獲得較小的變形。同時(shí)，對(duì)于精度要求高的零件，通常在粗加工與精加工之間再增加一步半精加工與去應(yīng)力的過程，以達(dá)到釋放機(jī)加工應(yīng)力，控制變形量的目的。
02預(yù)熱處理
對(duì)于最終表面處理是離子氮化的齒輪而言，一般使用調(diào)質(zhì)工藝作為基體的熱處理工藝，原因是調(diào)質(zhì)形成的索氏體組織能夠?yàn)闈B氮層提供更大的支撐，相對(duì)于正火齒輪能夠承受更大的沖擊磨損。
03滲氮層厚度
根據(jù)齒輪的工作環(huán)境不同，一般要求獲得的滲氮層深度也不同。一般齒輪的滲氮層要求為0.15-0.3mm，但對(duì)于沖擊載荷特別小，但對(duì)于變形量、韌性要求高，或者齒輪本身壁厚很薄的情況，滲氮層可能會(huì)在0.1mm以下，如機(jī)器人領(lǐng)域用到的齒輪；對(duì)于沖擊載荷較大，大模數(shù)齒輪而言，滲氮層可以達(dá)到0.5-0.8mm。
04離子氮化工藝
在離子氮化工藝方面，齒輪類產(chǎn)品需要特別注意的是齒根與齒頂?shù)臐B氮層均勻性，尤其是模數(shù)較小的齒輪。影響齒根與齒頂滲氮層均勻性的主要參數(shù)依次是氣體壓力、滲氮?dú)夥?、電壓?/p>
05裝卡
齒輪類產(chǎn)品在離子氮化過程中的裝卡方面比較簡(jiǎn)單，在保證工作面可以正常滲氮的前提下，摞放裝卡即可。對(duì)于模數(shù)較大的風(fēng)電類齒圈滲氮需要在齒圈內(nèi)加設(shè)輔助陽極。
06特殊要求
結(jié)合齒輪的具體工況，有時(shí)會(huì)對(duì)離子氮化過程有其他特殊要求，比如耐腐蝕性、化合物層厚度等，這些都可以通過調(diào)整工藝參數(shù)或者增加后氧化過程來實(shí)現(xiàn)。
