齿轮的渗氮和氮碳共渗优化方案

1.渗氮齿轮技术要求

齿轮的渗氮层深度可以根据模数按表18-47中推荐的数值选用。

表18-47 齿轮模数与渗氮层深度的关系

齿轮的渗氮层表面硬度，根据钢材不同而有所不同，见表18-48。

表18-48 齿轮钢材渗氮层硬度参考范围

（续）

2.齿轮渗氮和氮碳共渗工艺

（1）预备热处理 预备热处理主要包括以下几方面：

1）调质与正火。渗氮齿轮的预备热处理一般采用调质处理，调质时的回火温度通常高于渗氮温度至少30℃。对仅要求表面耐磨、承受载荷不高的齿轮，也可采用正火。常用渗氮齿轮钢材的调质工艺见表18-49。

表18-49 常用齿轮渗氮钢的调质热处理工艺

2）去应力退火。对于精度要求较高和容易变形的齿轮，调质及粗加工后应进行去应力退火。退火温度低于调质时的回火温度，而高于渗氮温度20～30℃。

3）局部防渗。齿轮不需要渗氮的部位要进行防渗处理。通常可采用镀锡膜，厚度0.003～0.015mm；镀镍膜，厚度0.008～0.010mm；涂覆水玻璃或机械屏蔽防渗。

（2）齿轮的气体渗氮工艺 齿轮的气体渗氮温度通常为500～560℃，渗氮温度的选择取决于齿轮材料、渗层深度、齿面硬度要求等因素。渗氮时间取决于所要求的渗氮层深度及渗氮温度。渗氮温度和时间对渗层硬度和深度的影响如图18-5所示。

图18-5 渗氮温度和时间对渗层硬度和深度的影响

1—38CrMoAlA 2—合金结构钢（40Cr、30CrMoA等） 3—碳钢（30、40、45等）

典型的两种齿轮气体渗氮工艺方法见表18-50，可根据齿轮材料及技术要求进行选择。图18-6和图18-7所示为两种齿轮的气体渗氮工艺实例。

（3）齿轮的离子渗氮工艺 离子渗氮工艺比普通气体渗氮工艺具有渗速快、畸变小、化合物层的相组成易控等优点，但影响工艺稳定性的因素较多，设备维修也难一些。

齿轮离子渗氮工艺参数的选择及控制要点见表18-51。图18-8和图18-9是两种齿轮离子渗氮工艺实例。

表18-50 齿轮气体渗氮工艺方法及其应用

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图18-6 38CrMoAl钢机床齿轮的渗氮工艺齿轮模数：3mm要求层深：0.25～0.40mm

图18-7 20CrMnTi钢汽车齿轮的渗氮工艺齿轮模数：5mm要求层深：0.45～0.55mm

表18-51 齿轮离子渗氮工艺参数的选择

图18-8 38CrMoAl机床齿轮离子渗氮工艺齿轮模数：3mm要求层深：0.25～0.40mm

图18-9 船闸启闭机齿轮离子渗氮工艺 齿轮模数m_n：6mm，β：9°22′

材料：25Cr2MoV要求渗氮层深：0.7～0.9mm

（4）齿轮的氮碳共渗工艺 氮碳共渗能显著提高齿轮表面耐磨性、抗咬合和抗擦伤能力以及耐疲劳性能等。

齿轮氮碳共渗温度一般为570℃，低于此温度，渗速太慢；高于此温度，表面易产生疏松结构。

常用的几种齿轮钢材氮碳共渗工艺及结果见表18-52。

表18-52 几种常用齿轮钢材氮碳共渗工艺及结果

3.渗氮齿轮常见缺陷及质量检验

渗氮齿轮的常见缺陷、产生原因及预防措施见表18-53，质量检验项目及内容见表18-54。

表18-53 渗氮齿轮的常见缺陷及防止措施

（续）

表18-54 渗氮齿轮的检验项目、内容和要求