齒輪是一種常見的機械零件,在通用機械裝備領域中具有不可替代的地位,如何提高齒輪的加工質量和使用壽命一直是人們不斷探索的課題,熱處理是一種重要的技術手段。目前傳動齒輪,熱處理主要有調質、感應淬火、滲氮和滲碳四大工藝。其中滲氮技術是:
滲氮工藝保溫溫度一般為460-600℃,是將活性氮原子滲人齒輪表面的化學熱處理工藝。滲氮后齒輪的畸變小,具有比滲碳更高的硬度,可以增加耐磨性、疲勞強度、抗咬合性能、耐蝕性及耐高溫軟化性等,被廣泛應用于汽車、機床對耐磨性要求較高的齒輪上。
氮化處理與其他表面處理相比最大的優點是:
1、變形小,氮化處理的溫度遠比滲碳處理的溫度低。離子氮化溫度甚至低到40℃。在這樣溫度下齒的變形很小,所以對一般精度的齒輪,熱處理后不必進行磨齒。
2、硬度高,熱硬性好。氮化后表面硬度可達850~1100HV。這樣高的硬度一直可保持到500℃,所以耐膠合性和抗擦傷性均比滲碳、表面淬火優越。這一特性對高速齒輪有特別重要的意義。
3、提高了疲勞強度,從疲勞強度來看,它的提高幅度不如滲炭和表面處理,但它對降低缺口敏感性的作用比滲炭優越。所以形狀復雜的另件宜采用氮處理。
4、提高了耐蝕性,對提高腐蝕疲勞強度有良好作用。
5、提高了接觸疲勞強度。氮化后接觸疲勞強度比調質的軟齒面有了較大幅度的提高,但一般氮化后的接觸疲勞強度比滲碳低,滲氮工藝包括氣體滲氮和離子滲氮兩種,其中離子滲氮目前在齒輪的表面強化處理中應用最為廣泛。
傳統的滲碳齒輪具有較好的綜合力學性能,但是滲碳過程復雜,齒輪淬火畸變大,耗能大,而滲氮齒輪以它自身的優勢正在部分替代滲碳齒輪,實現制造高效能齒輪和克服滲碳淬火諸多缺陷。滲氮齒輪作為提高齒輪性能和部分替代滲碳齒輪在起世界范圍工業界是一個研究的熱點。