【正文】 正是由于 她 的 幫助，我才能 順利地完成論文。 27 參考文獻(xiàn) [1] 趙應(yīng)萍 . 氮化和對(duì)研提高弧齒錐齒輪使用質(zhì)量 [J]. 機(jī)械工人 .冷加工 , 20xx,(07)： 1217 [2] 閻承沛 . 我國(guó)齒輪熱處理技術(shù)概況及發(fā)展趨勢(shì) [J]. 熱處理 , 20xx,(01):2529 . [3] 郭應(yīng)國(guó) ,張潔 ,張社會(huì) ,王偉 ,謝暉 . 我國(guó)齒輪材 料及其熱處理技術(shù)的最新進(jìn)展 [J]. 熱加工工藝 , 20xx,(02):5662 . [4] 張金海 ,余元強(qiáng) . 齒輪失效實(shí)例分析和改進(jìn)措施 [J]. 十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) , 20xx,(02) :4752. [5] 劉云秋 ,洪鶴 ,趙忠儉 ,王佳華 . 噴丸強(qiáng)化對(duì)接觸疲勞性能的影響 [J]. 鑄造 1999,(12) . [6] 陳國(guó)民 . 對(duì)我國(guó)齒輪滲碳淬火技術(shù)的評(píng)述 [J]. 金屬熱處理 , 20xx,(01)： 98103 . [7] 盧金生 ,顧敏 . 深層離子滲氮工藝及設(shè)備的開(kāi)發(fā) [J]. 金屬加工 (熱加工 ), 20xx,(01) :2572. [8] 劉英 . 滲碳處理零件幾種金相組織缺陷分析和防止辦法 [J]. 汽車齒輪 , 20xx,(04) . [9] 朱永新 . 低壓真空滲碳技術(shù)在提高齒輪內(nèi)孔滲層上的應(yīng)用 [J]. 汽車工藝與材料 , 20xx,(01):10021005 . [10] 胡月娣 ,趙增爵 ,沈介國(guó) . 離子滲氮技術(shù)及其應(yīng)用 [J]. 熱處理 , 20xx,(01):165172 . [11] 車?yán)?. 離子滲氮在齒輪制造中應(yīng)用 [J]. 汽輪機(jī)技術(shù) , 20xx,(03):134139 . [12] 中國(guó)齒輪行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要 [13] 應(yīng)小東 ,李午申 ,馮靈芝 . 激光表面改性技術(shù)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 [J]. 焊接 , 20xx,(01) . [14] 李月英 ,劉勇兵 ,陳華 . 凸輪材料的表面強(qiáng)化及其摩擦學(xué)特性 [J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào) (工學(xué)版 ), 20xx,(05) :6571. [15] 馮艷華 ,姜濤 ,麻文焱 . 40Cr 鋼表面激光淬火的工藝研究 [J]. 機(jī)械工程師 , 20xx,(08) . [16] Won Jae Yang YongHo Choa Tohru Sekino Kwang Bo Shim Koichi Niihara and Keun Ho Auh. Structural characteristics of diamondlike nanoposite films grown by PECVD .Materials Letters, 20xx, 57 (21) :33053310 . [17] 鐘厲 ,韓西 ,周上祺 ,任勤 .40Cr 鋼離子滲氮層ε相轉(zhuǎn)變機(jī)理研究 .熱加工工藝 , 20xx。 同樣 由于金屬表面不同部位粘著作用的增強(qiáng)和減弱 ， 摩擦系數(shù) 略有浮動(dòng) ，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)， 摩擦系數(shù) 在 左 右浮 動(dòng)，最后 趨于平穩(wěn) ， 約為 。由此可見(jiàn)， 離子滲氮后的試樣，磨損的程度降低，耐磨性提高。離子滲氮后，試樣的硬度顯著提高，那么，耐磨性是否也會(huì)提高？我們分別從磨損量、 表面磨損形貌圖、摩擦系 數(shù)這三個(gè)方面探究上述問(wèn)題。 表五 、原始試樣及離子滲氮后試樣的顯微硬度 （ 載荷為 ；加載時(shí)間為 10s） 試樣 滲氮層 壓痕 直徑 d1（ 181。 顯微硬度計(jì)則是通過(guò)光學(xué)放大，測(cè)出在一定試驗(yàn)力下的金剛石角錐體壓頭壓入被測(cè)物后所殘留的壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)求出的被測(cè)物的硬度， 硬度值計(jì)算公式為： F1=F/d2 HV （ ） 其中， F為試驗(yàn)力 （ N） ， d 為壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度 （ mm） 一般來(lái)講滲層厚度大時(shí)，測(cè)量所用載荷越小，測(cè)量誤差越大。 而白亮層的組織為 ε 和 γ′相，其中，γ′單相具有最小的脆性，但耐磨性較差， ε 單相脆性也較小，并有較好的耐磨性和抗磨合性能。)Fe4NF e 圖 原始試樣及離子滲氮后試樣的 X 射線衍射圖譜 21 由 圖 4 原始試樣及離子滲氮后試樣的 X 射線衍射圖譜 可知：基體中含有大量的Fe 元素；離子滲氮后 滲 氮 層 的 衍射峰 比較尖銳， 出現(xiàn)了 Fe4N 的峰 ， 說(shuō)明含有 Fe4N相 。m 600181。 在本實(shí)驗(yàn)中 齒輪材料的 顯微組織結(jié)構(gòu)分析是借助 金相 顯微鏡、 X 射線 衍射儀 等 儀器 ，觀察 ， 分析 齒輪 材料的微觀組織 形貌。 離子滲氮后的滲層包括表面化合物層 (即白亮層 )以及次表層的擴(kuò)散層 ,滲氮后的組織由 ε、 γ39。實(shí)際上是涂層的硬度、附著力和內(nèi)聚力綜合效應(yīng)的體現(xiàn)。磨 粒 磨損是由硬質(zhì)物體或顆粒的切削或刮擦作用引起表面材料脫落的現(xiàn)象。 由于滲氮層較薄，所以采用顯微硬度計(jì)。靜態(tài)試驗(yàn)方法包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏等。 原始試樣及 滲氮層 的硬度測(cè)量 金屬硬度檢測(cè)是評(píng)價(jià)金屬力學(xué)性能最迅速、最經(jīng)濟(jì)、最簡(jiǎn)單的一種試驗(yàn)方法。如果在樣品中存在兩種以上不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)時(shí)，每種物質(zhì)所特有的衍射花樣不變，多相樣品的衍射花樣只是由它所含物質(zhì)的衍射花樣機(jī)械疊加而成。通過(guò)樣品的 X 射線衍射圖與已知的晶態(tài)物質(zhì)的 X 射線衍射譜圖的對(duì)比分析便可以完成樣品物相組成和結(jié)構(gòu)的定性鑒定和定量分析。 X 射線衍射 儀是利用 X 射線衍射原理研究物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的一種大型 分析儀器 ，廣泛應(yīng)用于各大、專院校 、 科研院所及廠礦企業(yè)。所以，離子滲氮層的表征對(duì)其應(yīng)用于實(shí)際具有重要意義。 14 爐子的工藝參數(shù)為溫度 550℃ ，氣氛是分解氨。一般可以采用較慢的冷卻速度淬火，可以用油淬以避免熱處理缺陷。但一度我國(guó)齒輪機(jī)床行業(yè)處在一個(gè)十分尷尬的境地。它是滲碳介質(zhì)在工件表面產(chǎn)生的活性碳原子，經(jīng)過(guò)表面吸收和擴(kuò)散 ， 將碳滲入低碳鋼或低碳合金鋼工件表層，使其達(dá)到共析或略高于共析成分時(shí)的含碳量，以便將工件淬火和低溫回火后，其表層的硬度、強(qiáng)度，特別是疲勞強(qiáng)度和耐磨性，較心部都有顯著的提高，而心 部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的韌性 [22]。 氮化層不致密、抗蝕性差 產(chǎn)生氮化層不致密、抗蝕性差的原因是表面氨濃度太低，工件表面有銹斑。 工件表面硬度不均勻 滲氮層硬度不均勻是指零件局部表面有軟點(diǎn)或面積不等的軟塊 [20]。 氮化件常見(jiàn)的缺陷及預(yù)防 滲氮層硬度低 產(chǎn)生硬度低的原因是氮化溫度過(guò)高；氨分解率偏高或中斷氨氣供給的時(shí)間太長(zhǎng) ；使用新的氮化罐或氮化罐久用未退氮，從而提高了氨分解率；不合理 裝爐 ， 造成氣流不均勻，使部分零件氮化不良；零件調(diào)質(zhì)后心部硬度太低等， 可采取相應(yīng)的預(yù)防措施[19]。此法方便迅速，但精度較低。試驗(yàn)力為 ，對(duì)工件緩慢加載，卸去載荷后觀察壓痕狀況，依其邊緣的完整性將滲氮層脆性分為 5級(jí) 。但若出現(xiàn)大量的脆性 ε相會(huì)引起疲勞強(qiáng)度降低。 滲氮層的高硬度是由于合金氮化物彌散強(qiáng)化的作用 [13]。 γ′相于 680℃ 以上將發(fā)生分解，并溶于 ε 相中。氮在ɑFe 中最大溶解度在 590℃ 時(shí)為 ωN%=%。 提 高機(jī)床齒輪性能的措施 齒輪材料的選擇 （ 1） 根據(jù)齒輪的性能要求來(lái)選擇 （ 2） 根據(jù)齒輪的承載能力來(lái)選擇 (輕負(fù)荷，輕度或中度沖擊載荷 ) （ 3） 根據(jù)齒輪的工作條件來(lái)選擇 （ 4） 根據(jù)材料的工藝性能（滲氮速度和處理溫度） 根據(jù)以上選擇依據(jù)，我們選用 40Cr作為我們的基體材料。企 業(yè)多而散，全行業(yè)企業(yè)多達(dá) 5944 家；主機(jī)企業(yè)大而不強(qiáng)，小而不精；配套能力弱，產(chǎn)業(yè)分工不清晰；與數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈體系還不夠完善。由此可見(jiàn)，國(guó)產(chǎn)機(jī)床在高端產(chǎn)品的供應(yīng)仍不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，國(guó)產(chǎn)機(jī)床產(chǎn)品大多屬于中低端產(chǎn)品，這也是我國(guó)齒輪機(jī)床行業(yè)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性矛盾的主要原因。由于接觸疲勞所造成的點(diǎn)蝕多而出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)以下的齒面部位 ， 因?yàn)樵谠摬课积X輪的滑動(dòng)和滾動(dòng)方向相反。齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)高或者過(guò)低均可能導(dǎo)致齒面早期的磨損失效。 齒輪精度是指對(duì)齒輪形狀的綜合誤差所劃分的一個(gè)等級(jí)，其中包括齒形、齒向、徑跳等一些重要的參數(shù)，其中齒形是指齒的徑向形狀，齒向是指齒 的縱向形狀，徑跳是指相鄰兩齒間距離的誤差，一般我們汽車用的齒輪可由滾齒機(jī)加工完成， 6~7 級(jí)便可使用，而一些印刷機(jī)由于需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)和批量印刷，故需要高精度齒輪以減小齒輪累計(jì)所造成的誤差而使印刷效果下降，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的磨齒機(jī)可加工至 4~5 級(jí)，國(guó)外進(jìn)口的高精度磨齒機(jī)可加工至 3~4 級(jí)，更有一些可 以加工至 2 級(jí)。 為了保證齒輪的正常工作 ， 齒輪應(yīng)具備以下主要性能 ： ①高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。 20xx 年，在全球齒輪機(jī)床產(chǎn)業(yè)因受金融危機(jī)影響出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的特殊背景下，全行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值已由全球第三位躍居至首位 ， 從而成為世界第一大機(jī)床生產(chǎn)國(guó) [2]。在振興裝備制造業(yè)必須首先發(fā)展機(jī)床制造業(yè)， 在一般的機(jī)器制造中，齒輪機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占 制造 機(jī)器 工作量 40%－60%。 眾所周知 ， 齒輪是最基礎(chǔ)的機(jī)械傳動(dòng)元件 ， 量大面廣。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 離子滲氮后滲氮層的組織 為回火索氏體和氮化 物，心部組織為回火索氏體。 離子滲氮工藝 使得機(jī)床齒輪用鋼獲得更高的表面硬度，強(qiáng)度 ；離子滲氮工藝 使得機(jī)床齒輪 的耐磨性提高。而齒輪機(jī)床是機(jī)床工業(yè)公認(rèn)技術(shù)含量最高、零部件最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的產(chǎn)品之一。沒(méi)有齒輪加工 行業(yè) 的振興，就沒(méi)有真正意義上的裝備制造業(yè)的振興。 隨著世界 經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，世界齒輪加工裝備業(yè)在金融危機(jī)之前一直以高速度發(fā)展，20xx年受金融危機(jī)影響，齒輪機(jī)床行業(yè)的生產(chǎn)和消費(fèi)都出現(xiàn)嚴(yán)重下滑。除材料本身性能外 ， 還可依靠齒輪 的表面強(qiáng)化處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。而日本標(biāo)準(zhǔn) DIN 0 級(jí)相當(dāng)于中國(guó)評(píng)判的 4 級(jí)，一般誤差以 μm為單位， 1μm=. 耐腐蝕性能 鋼中加入可以形成保護(hù)膜的鉻、鎳、鋁、鈦；改變電極電位的銅以及改善晶間腐蝕的鈦、鈮等，可以提高耐腐蝕性 [5]。這是齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中 ， 周圍環(huán)境較差 ， 混入硬質(zhì)顆粒 ， 因4 而造成嚴(yán)重磨粒磨損 ， 引起磨損，使 表面不能形成良好的油膜 ， 金屬間直接接觸 ， 而出現(xiàn)早期的磨損失效 [7]。齒面的硬化層的深度與硬度和接觸疲勞強(qiáng)度有著密切的聯(lián)系 ， 通過(guò)提高齒面的硬度辦法來(lái)提高齒面的抗點(diǎn)蝕能力。 第二、 高性能數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的發(fā)展滯后于主機(jī)，并已成為制約數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 瓶頸。 第五、 高端人才匱乏，尤其是缺少高端數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件研發(fā)的領(lǐng)軍人才；缺少高級(jí)技工；缺少具有國(guó)際化視野的復(fù)合型管理人才 [8]。 6 齒輪材料的的加工過(guò)程 鍛坯 →預(yù)先熱處理 →切削加工 →離子氮化 →精加工（一般不需要） 機(jī)床齒輪的服役條件 齒輪在工作時(shí)的一般受力情況是齒輪通齒面接觸傳遞動(dòng)力 ， 造成兩齒面在相對(duì)滑動(dòng)和動(dòng)中產(chǎn)生劇烈摩擦 ， 并使齒面承受交變接觸 應(yīng)力齒根承受交變彎曲應(yīng)力在齒輪啟動(dòng) 、 換檔和合不均勻時(shí)承受沖擊載荷 [11]。 (2)γ 相。 (4)ε 相。氮化物具有很高的硬度，而且晶格常數(shù)比基體ɑ Fe大得多，當(dāng)它與基體保持共格聯(lián)系時(shí)，使ɑ Fe晶格產(chǎn)生很大的畸變，從而產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果。因此從疲勞強(qiáng)度看，滲氮層深度一般以 。 1級(jí) 不脆，壓痕邊緣完整無(wú)缺 2級(jí) 略脆，壓痕邊緣略有崩碎 3級(jí) 壓痕邊緣崩碎較 4級(jí)～ 5級(jí) 極脆，壓痕邊緣嚴(yán)重脆裂 9 通常 2級(jí)合格， 5級(jí)不合格。 金相法是利用滲氮層組織與心部組織抗腐蝕性能不同的特點(diǎn)測(cè)量滲氮層深度 [17]。例如，合理確定和控制氮化工藝溫度；加強(qiáng)對(duì)氨分解率的測(cè)定和控 制；在使用新氮化罐時(shí)，注意適當(dāng)加大氨氣流量；氮化罐使用 10 爐左右進(jìn)行一次退氮處理；預(yù)備熱處理時(shí)，適當(dāng)降低調(diào)質(zhì) 回火溫度，以提高零件心部硬度。產(chǎn)生的原因是爐內(nèi)溫度不均勻或爐內(nèi)進(jìn)氣管道上部分進(jìn)氣孔堵塞，造成氣流分布不均勻；零件表面有銹斑、油污；裝爐量太大，零件 彼此間距太?。唤壴F絲上的鋅或鍍錫層（防止?jié)B氮）流淌到氮化面上， 補(bǔ)救辦法是重新 進(jìn)行氮化。對(duì)抗蝕氮化的工件可再進(jìn)行一次氮化。 滲氮： 將氮滲入鋼件表面的熱處理工藝稱為鋼的氮化或滲氮。過(guò)去我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)上相對(duì)落后 ， 普遍缺乏自主創(chuàng)新能力及關(guān)鍵、核心技術(shù)12 支撐 ， 其產(chǎn)品主要以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主 ， 缺乏競(jìng)爭(zhēng)力 ， 在數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性、耐用性上同國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比存在明顯差距。當(dāng)強(qiáng)度較高時(shí)，采用較低的回火溫度，反之選用較高的回火溫度。 離子滲氮屬于等離子熱處理的范疇，也是滲氮化學(xué)熱處理中的一種。 齒輪材料表征所用儀器 金相試樣拋光 機(jī) 金相試樣的制備是通過(guò)切割機(jī)、鑲嵌機(jī)、磨 /拋光機(jī)來(lái)完成的，金相試樣的最終質(zhì)量是由拋光工序決定的，拋光是金相制樣過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)。 原始試樣及滲氮層的組織形貌及成分分析 滲氮層的宏觀形貌和顯微組織是滲氮層組織的重要性能之一，也是影響材料性能的最重要的因素。 X 射線是人們首次發(fā)現(xiàn)的一種短波長(zhǎng)電磁波，具有很強(qiáng)的穿透性， 而且 波長(zhǎng)介于 0. 001 ～ 10 nm 之間