硬化鋼和深層離子滲氮工藝

　　齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度，代表齒面的承載能力，表面硬度越高，接觸疲勞強(qiáng)度越高。Chesters早年研究滲碳齒輪承載能力時，指出接觸疲勞強(qiáng)度與其抗拉強(qiáng)度平方成正比，當(dāng)表面硬度為62~63HRC接觸疲勞強(qiáng)度達(dá)最大值。最新研究成果，CSS-42L鋼經(jīng)滲碳表面硬度達(dá)到68～72HRC，用以制造軸承接觸疲勞壽命高出52100鋼軸承70倍以上。可見齒輪表面高的硬度和高的抗拉強(qiáng)度，可以得到更高的接觸疲勞強(qiáng)度。

　　齒輪模數(shù)越大，在承載接觸應(yīng)力下最大剪切應(yīng)力的峰值深度從滲層表面下0.1～0.2mm移向齒輪心部（見表1），如果心部硬度較低，將會使接觸疲勞強(qiáng)度顯著降低。試驗表明，提高心部硬度達(dá)470HV，增大滲氮層至1mm，接觸疲勞強(qiáng)度可提高到2300MPa。

　　齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度代表齒根的承載能力，滲氮鋼和滲碳鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度都隨心部硬度提高而提高。在相同的心部硬度下，滲氮鋼的疲勞強(qiáng)度略比滲碳鋼低。但是，滲碳鋼的疲勞強(qiáng)度隨心部硬度提高有一個極大值，在35～42HRC之間。而滲氮鋼的疲勞強(qiáng)度隨心部硬度的提高一直呈直線型增加，當(dāng)心部硬度超過一定值（約400HV）后，滲氮鋼的疲勞強(qiáng)度超過滲碳鋼。我們研制的方向是選擇心部硬度為400～450HV，過高的心部硬度（強(qiáng)度）可能造成其塑性降低，不利于齒輪的綜合性能。

　　實現(xiàn)制造高性能滲氮齒輪和替代滲碳齒輪的關(guān)鍵在于研制適于齒輪切削加工和適于深層離子滲氮的時效硬化鋼，以及根據(jù)齒輪不同服役條件和精度要求不同研制的特種深層離子滲氮工藝。