滲氮齒輪作為提高齒輪性能和部分替代滲碳齒輪早已引起世界范圍工業(yè)界的關注。英國自20世紀60年代便開始大膽在海軍驅逐艦上應用滲氮技術，隨后擴大到工業(yè)齒輪，美國隨著Floe雙層滲氮工藝的開發(fā)，滲氮齒輪的應用隨之擴大，著名的費城齒輪公司有43%的高參數(shù)齒輪采用滲氮；德國以Clockner離子公司為代表，將離子滲氮應用于汽車齒輪、機床齒輪、蝸桿及軋機齒輪?？傊?，20世紀80年代以來，世界各國進行了大量研究和生產應用，英國高速蒸汽渦輪發(fā)電機和壓縮機滲氮齒輪已成功運行幾十年，美國、德國、瑞士、瑞典、日本、前蘇聯(lián)和我國都在應用滲氮齒輪。
德國在80年代初領先開展了離子滲氮提高齒輪性能和深層滲氮研究，采用31CrMoV9鋼和14CrMoV69鋼制造滲氮齒輪，齒輪表面具有800～900HV較高硬度，深層滲氮和較高心部硬度（33～36HRC）可獲得很高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度，大大提高齒輪承載能力，與滲碳齒輪相當。
25Cr2MoV鋼調質硬度（310～350HBW）基體和滲氮層深0.7mm滲氮齒輪與20Cr2Ni4鋼滲碳1.2～1.3mm的滲碳齒輪，進行了對比試驗。試驗表明25Cr2MoV鋼滲氮齒輪彎曲疲勞強度、接觸疲勞強度和抗咬合性能都優(yōu)于20Cr2Ni4鋼滲碳齒輪。
上述滲氮齒輪的研究和應用成果，肯定了優(yōu)于滲碳齒輪的特性，也指出滲氮齒輪一直沿用常規(guī)調質鋼，齒輪心部硬度過低，致使其彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度降低，研制高心部強度的滲氮鋼成為提高滲氮齒輪性能的關鍵。
滲氮齒輪的接觸疲勞強度是人們關注的焦點。因為齒輪受接觸負荷產生的最大赫茲應力是在表面以下一定深度，這就嚴峻的考驗著較淺滲氮層的承載能力，當齒輪模數(shù)較大時，其齒廓曲率半徑也增大，相應赫茲應力的深度也增加，當滲氮深度與赫茲最大剪切應力深度之比小于某一值時，便會產生疲勞點蝕或剝落。滲氮層深0.3～0.4mm，對小模數(shù)齒輪（M=1～2），具有足夠的接觸疲勞強度，能達到滲碳齒輪水平，隨著齒輪模數(shù)提高到M3，要保持高的接觸疲勞強度，一般鋼心部硬度低，必須把滲氮層深提高到0.55～0.60mm以上，而采用時效硬化鋼，滲氮層深為0.7～1.0mm，心部硬度為400～450HV，其接觸疲勞強度大大超過普通滲碳鋼，可達到2000MPa以上。
目前建立在普通調質鋼基礎上，滲氮齒輪應用的范圍大致為：齒輪模數(shù)2～10mm；載荷系數(shù)K≤30kN/m2；圓周線速度V≤120m/s；不磨齒滲氮齒輪加工精度7～6級；齒形不限，非漸開線齒形更適用。我們研制成功的新型時效硬化鋼和深層離子滲氮工藝，將使上述應用范圍更加擴大。
- 上一篇：滲氮齒輪的研究方向
- 下一篇：傳統(tǒng)滲碳齒輪的改進與發(fā)展
