【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 [1] 趙應萍 . 氮化和對研提高弧齒錐齒輪使用質量 [J]. 機械工人 .冷加工 , 20xx,(07)： 1217 [2] 閻承沛 . 我國齒輪熱處理技術概況及發(fā)展趨勢 [J]. 熱處理 , 20xx,(01):2529 . [3] 郭應國 ,張潔 ,張社會 ,王偉 ,謝暉 . 我國齒輪材 料及其熱處理技術的最新進展 [J]. 熱加工工藝 , 20xx,(02):5662 . [4] 張金海 ,余元強 . 齒輪失效實例分析和改進措施 [J]. 十堰職業(yè)技術學院學報 , 20xx,(02) :4752. [5] 劉云秋 ,洪鶴 ,趙忠儉 ,王佳華 . 噴丸強化對接觸疲勞性能的影響 [J]. 鑄造 1999,(12) . [6] 陳國民 . 對我國齒輪滲碳淬火技術的評述 [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備的開發(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 . 低壓真空滲碳技術在提高齒輪內孔滲層上的應用 [J]. 汽車工藝與材料 , 20xx,(01):10021005 . [10] 胡月娣 ,趙增爵 ,沈介國 . 離子滲氮技術及其應用 [J]. 熱處理 , 20xx,(01):165172 . [11] 車利民 . 離子滲氮在齒輪制造中應用 [J]. 汽輪機技術 , 20xx,(03):134139 . [12] 中國齒輪行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要 [13] 應小東 ,李午申 ,馮靈芝 . 激光表面改性技術及國內外發(fā)展現(xiàn)狀 [J]. 焊接 , 20xx,(01) . [14] 李月英 ,劉勇兵 ,陳華 . 凸輪材料的表面強化及其摩擦學特性 [J]. 吉林大學學報 (工學版 ), 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]. 機械工程師 , 20xx,(08) . 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[17] 鐘厲 ,韓西 ,周上祺 ,任勤 .40Cr 鋼離子滲氮層ε相轉變機理研究 .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和減弱 ， 摩擦系數 略有浮動 ，隨著時間的延長， 摩擦系數 在 左 右浮 動，最后 趨于平穩(wěn) ， 約為 。由此可見， 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，耐磨性是否也會提高？我們分別從磨損量、 表面磨損形貌圖、摩擦系 數這三個方面探究上述問題。 表五 、原始試樣及離子滲氮后試樣的顯微硬度 （ 載荷為 ；加載時間為 10s） 試樣 滲氮層 壓痕 直徑 d1（ 181。 顯微硬度計則是通過光學放大，測出在一定試驗力下的金剛石角錐體壓頭壓入被測物后所殘留的壓痕的對角線長度來求出的被測物的硬度， 硬度值計算公式為： F1=F/d2 HV （ ） 其中， F為試驗力 （ N） ， d 為壓痕對角線長度 （ mm） 一般來講滲層厚度大時，測量所用載荷越小，測量誤差越大。 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 ， 說明含有 Fe4N相 。m 600181。 在本實驗中 齒輪材料的 顯微組織結構分析是借助 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 )以及次表層的擴散層 ,滲氮后的組織由 ε、 γ39。實際上是涂層的硬度、附著力和內聚力綜合效應的體現(xiàn)。磨 粒 磨損是由硬質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。靜態(tài)試驗方法包括布氏、洛氏、維氏、努氏、韋氏、巴氏等。 原始試樣及 滲氮層 的硬度測量 金屬硬度檢測是評價金屬力學性能最迅速、最經濟、最簡單的一種試驗方法。如果在樣品中存在兩種以上不同結構的物質時，每種物質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的衍射花樣機械疊加而成。通過樣品的 X 射線衍射圖與已知的晶態(tài)物質的 X 射線衍射譜圖的對比分析便可以完成樣品物相組成和結構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內部微觀結構的一種大型 分析儀器 ，廣泛應用于各大、專院校 、 科研院所及廠礦企業(yè)。所以，離子滲氮層的表征對其應用于實際具有重要意義。 14 爐子的工藝參數為溫度 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。但一度我國齒輪機床行業(yè)處在一個十分尷尬的境地。它是滲碳介質在工件表面產生的活性碳原子，經過表面吸收和擴散 ， 將碳滲入低碳鋼或低碳合金鋼工件表層，使其達到共析或略高于共析成分時的含碳量，以便將工件淬火和低溫回火后，其表層的硬度、強度，特別是疲勞強度和耐磨性，較心部都有顯著的提高，而心 部仍保持一定的強度和良好的韌性 [22]。 氮化層不致密、抗蝕性差 產生氮化層不致密、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或面積不等的軟塊 [20]。 氮化件常見的缺陷及預防 滲氮層硬度低 產生硬度低的原因是氮化溫度過高；氨分解率偏高或中斷氨氣供給的時間太長 ；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；零件調質后心部硬度太低等， 可采取相應的預防措施[19]。此法方便迅速，但精度較低。試驗力為 ，對工件緩慢加載，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 。但若出現(xiàn)大量的脆性 ε相會引起疲勞強度降低。 滲氮層的高硬度是由于合金氮化物彌散強化的作用 [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℃ 時為 ωN%=%。 提 高機床齒輪性能的措施 齒輪材料的選擇 （ 1） 根據齒輪的性能要求來選擇 （ 2） 根據齒輪的承載能力來選擇 (輕負荷，輕度或中度沖擊載荷 ) （ 3） 根據齒輪的工作條件來選擇 （ 4） 根據材料的工藝性能（滲氮速度和處理溫度） 根據以上選擇依據，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 5944 家；主機企業(yè)大而不強，小而不精；配套能力弱，產業(yè)分工不清晰；與數控機床產業(yè)快速發(fā)展相適應的產業(yè)鏈體系還不夠完善。由此可見，國產機床在高端產品的供應仍不能滿足國內市場的需求，國產機床產品大多屬于中低端產品，這也是我國齒輪機床行業(yè)出現(xiàn)結構性矛盾的主要原因。由于接觸疲勞所造成的點蝕多而出現(xiàn)在節(jié)點以下的齒面部位 ， 因為在該部位齒輪的滑動和滾動方向相反。齒輪運轉速度過高或者過低均可能導致齒面早期的磨損失效。 齒輪精度是指對齒輪形狀的綜合誤差所劃分的一個等級，其中包括齒形、齒向、徑跳等一些重要的參數，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加工完成， 6~7 級便可使用，而一些印刷機由于需要高速運轉和批量印刷，故需要高精度齒輪以減小齒輪累計所造成的誤差而使印刷效果下降，而國內生產的磨齒機可加工至 4~5 級，國外進口的高精度磨齒機可加工至 3~4 級，更有一些可 以加工至 2 級。 為了保證齒輪的正常工作 ， 齒輪應具備以下主要性能 ： ①高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度。 20xx 年，在全球齒輪機床產業(yè)因受金融危機影響出現(xiàn)負增長的特殊背景下，全行業(yè)的工業(yè)總產值已由全球第三位躍居至首位 ， 從而成為世界第一大機床生產國 [2]。在振興裝備制造業(yè)必須首先發(fā)展機床制造業(yè)， 在一般的機器制造中，齒輪機床所擔負的加工工作量占 制造 機器 工作量 40%－60%。 眾所周知 ， 齒輪是最基礎的機械傳動元件 ， 量大面廣。 實驗結果表明， 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 使得機床齒輪用鋼獲得更高的表面硬度，強度 ；離子滲氮工藝 使得機床齒輪 的耐磨性提高。而齒輪機床是機床工業(yè)公認技術含量最高、零部件最多、結構最復雜的產品之一。沒有齒輪加工 行業(yè) 的振興，就沒有真正意義上的裝備制造業(yè)的振興。 隨著世界 經濟的增長，世界齒輪加工裝備業(yè)在金融危機之前一直以高速度發(fā)展，20xx年受金融危機影響，齒輪機床行業(yè)的生產和消費都出現(xiàn)嚴重下滑。除材料本身性能外 ， 還可依靠齒輪 的表面強化處理來實現(xiàn)。而日本標準 DIN 0 級相當于中國評判的 4 級，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]。這是齒輪在運轉的過程中 ， 周圍環(huán)境較差 ， 混入硬質顆粒 ， 因4 而造成嚴重磨粒磨損 ， 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度有著密切的聯(lián)系 ， 通過提高齒面的硬度辦法來提高齒面的抗點蝕能力。 第二、 高性能數控系統(tǒng)和功能部件的發(fā)展滯后于主機，并已成為制約數控機床產業(yè)發(fā)展的 瓶頸。 第五、 高端人才匱乏，尤其是缺少高端數控機床、數控系統(tǒng)和功能部件研發(fā)的領軍人才；缺少高級技工；缺少具有國際化視野的復合型管理人才 [8]。 6 齒輪材料的的加工過程 鍛坯 →預先熱處理 →切削加工 →離子氮化 →精加工（一般不需要） 機床齒輪的服役條件 齒輪在工作時的一般受力情況是齒輪通齒面接觸傳遞動力 ， 造成兩齒面在相對滑動和動中產生劇烈摩擦 ， 并使齒面承受交變接觸 應力齒根承受交變彎曲應力在齒輪啟動 、 換檔和合不均勻時承受沖擊載荷 [11]。 (2)γ 相。 (4)ε 相。氮化物具有很高的硬度，而且晶格常數比基體ɑ Fe大得多，當它與基體保持共格聯(lián)系時，使ɑ Fe晶格產生很大的畸變，從而產生顯著的強化效果。因此從疲勞強度看，滲氮層深度一般以 。 1級 不脆，壓痕邊緣完整無缺 2級 略脆，壓痕邊緣略有崩碎 3級 壓痕邊緣崩碎較 4級～ 5級 極脆，壓痕邊緣嚴重脆裂 9 通常 2級合格， 5級不合格。 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測量滲氮層深度 [17]。例如，合理確定和控制氮化工藝溫度；加強對氨分解率的測定和控 制；在使用新氮化罐時，注意適當加大氨氣流量；氮化罐使用 10 爐左右進行一次退氮處理；預備熱處理時，適當降低調質 回火溫度，以提高零件心部硬度。產生的原因是爐內溫度不均勻或爐內進氣管道上部分進氣孔堵塞，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??；綁扎鐵絲上的鋅或鍍錫層（防止?jié)B氮）流淌到氮化面上， 補救辦法是重新 進行氮化。對抗蝕氮化的工件可再進行一次氮化。 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。過去我國機床生產企業(yè)在技術上相對落后 ， 普遍缺乏自主創(chuàng)新能力及關鍵、核心技術12 支撐 ， 其產品主要以生產低端產品為主 ， 缺乏競爭力 ， 在數控機床質量的穩(wěn)定性、可靠性、耐用性上同國外先進產品相比存在明顯差距。當強度較高時，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，也是滲氮化學熱處理中的一種。 齒輪材料表征所用儀器 金相試樣拋光 機 金相試樣的制備是通過切割機、鑲嵌機、磨 /拋光機來完成的，金相試樣的最終質量是由拋光工序決定的，拋光是金相制樣過程中至關重要的一環(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)的一種短波長電磁波，具有很強的穿透性， 而且 波長介于 0. 001 ～ 10 nm 之間