【正文】 理后試樣的硬度、耐磨性等性能，并將離子滲氮前后的性能進(jìn)行分析比較，得出以下結(jié)論： （1）離子滲氮后的滲氮層組織為回火索氏體和氮化物，心部組織為回火索氏體。( 5):4749 [22] 傅璞,40C r熱處理工藝及其組織與性能, 機(jī)械工程與自動化,2005,(10)：8692[23] 謝飛,馬寶鈿,1998。Regional Centre for Military Airworthiness (Foundry and Forge), CEMILAC, DRDO, Bangalore560 037, IndiaDepartment of Materials Engineering, Indian Institute of Science, Bangalore560 012, IndiaReceived 25 June 2008. Accepted 28 November 2008. Available online 10 December 2008AbstractIn the present investigation, ion nitriding of Maraging steel (250 grade) has been carried out at three different temperatures ., at 435℃, 450℃ and 465℃ for 10Tensile properties。Chemical position of the alloy (wt. %)ElementSpecifiedObtainedC max.Mn max.Si max.S max.P max.Ni–Mo–Co–Ti–Al–Zr max.B max.FeBalanceBalanceFig. 1shows a simplified schematic of the ion nitriding installation used for ion nitriding of the material. The work load is supported on a hearth plate inside a double walled, water cooled vacuum chamber, connected to vacuum pumps and gas supply. The chamber is evacuated to a pressure of about ?10?Microstructure。同時感謝四年大學(xué)生活中所有關(guān)心和幫助過我的同學(xué)們。21( 4):8994[19] 王亮,許曉磊,許彬,于志偉,黑祖昆奧氏體不銹鋼低溫滲氮層的組織與耐磨性,摩擦學(xué)學(xué)報,2000,(2):2126[20] 陳永毅, 鄧光華. 離子滲氮中的反應(yīng)擴(kuò)散與滲氮速度. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) , 2001。綜上所述，調(diào)制處理可以改善40Cr基材的綜合性能。在同樣試驗條件下，對滲氮和未滲氮試樣的摩擦系數(shù)進(jìn)行對比，其結(jié)果見圖7：；；摩擦系數(shù)越小，其耐磨性越好。m400181。m）基體硬度（HV）041410滲氮層的高硬度是由于合金氮化物彌散強(qiáng)化的作用。硬度測試以顯微硬度儀分別對 2組試樣進(jìn)行顯微硬度對比測試。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。離子滲氮最重要的特點之一是可以通過控制滲氮氣氛的組成、氣壓、電參數(shù)、溫度等因素來控制表面化合物層（俗稱白亮層）的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散層組織，從而滿足零件的服役條件和對性能的要求。由4可知，我們采用的原始試樣是標(biāo)準(zhǔn)的40 Cr基材。600181。和αFe相組成。在一定的負(fù)載下，涂膜用橡膠砂輪經(jīng)過規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)打磨后，求得涂膜的失重量，以克表示。研究磨損應(yīng)該分析摩擦系統(tǒng)中各要素與磨損有關(guān)的性質(zhì)。動態(tài)試驗法主要用于大型的，不可移動工件的硬度檢測。由于通過硬度試驗可以反映金屬材料在不同的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和熱處理工藝條件下性能的差異，因此硬度試驗廣泛應(yīng)用于金屬性能的檢驗、監(jiān)督熱處理工藝質(zhì)量和新材料的研制。當(dāng)然峰強(qiáng)的大小也能看出物質(zhì)的含量多少，大致上，峰越強(qiáng)，物質(zhì)含量越多。相同元素組成的化合物，其元素聚集態(tài)不同，則屬于不同的物相。目前，X射線粉末衍射技術(shù)（XRD）已發(fā)展成為最重要的材料分析測試技術(shù)之一，它具有操作簡便、迅速、信息全面、樣品用量少、對樣品無損害、無污染、衍射強(qiáng)度準(zhǔn)確等優(yōu)點。 顯微硬度計HXS1000Z顯微硬度計是測定金屬、合金表面層及金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的顯微硬度，測定用其他方法所不能及的小件、薄件、脆硬件以及相夾雜、鍍層等的硬度[25]。零件經(jīng)離子滲氮處理后，可顯著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲勞強(qiáng)度，抗蝕能力及抗燒傷性等。在等離子區(qū)強(qiáng)電場作用下，氮和氫的正離子高速向工件表面轟擊?；w材料為40Cr，氮源為氨氣 預(yù)先熱處理調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)熱加工后，必須經(jīng)過預(yù)備熱處理來降低硬度，便于切削加工，消除熱加工時造成的組織缺陷，細(xì)化晶粒，改善組織，為最終熱處理做好準(zhǔn)備。氮化周期長，一般幾十甚至上百小時、成本高、氮化層較薄，、且脆性較高，使氮化件不能承受太高的接觸應(yīng)力和沖擊載荷。針狀或魚骨狀氮化物增加滲層脆性。對于尺寸要求不高的零件可以進(jìn)行熱校，但校直后必須進(jìn)行消除應(yīng)力處理。針對以上原因可采取相應(yīng)的預(yù)防措施，例如，對新用的氮化罐或夾具，一定要空爐氮化一兩次后再使用；嚴(yán)格控制溫度、時間、氨分解率等工藝參數(shù)。金相組織檢查金相組織檢查包括滲氮層組織檢查和心部組織檢查兩部分。其測量方法有斷口法、金相法、硬度法三種。在氮化后期產(chǎn)生的氧化層僅影響零件的外觀，不影響使用性能。疲勞強(qiáng)度工件經(jīng)滲氮后大大提高了抗疲勞能力，這是由于滲氮層內(nèi)析出比容較大的氮化物相，產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力。是以Fe2N化合物為基的具有正角菱形點陣的間隙固溶體,ωN%=%～%之間變化。(3)γ′相。鐵和氮在不同條件下可以形成五個相。㈡結(jié)構(gòu)改進(jìn)改進(jìn)螺栓的防松方式 ，引進(jìn)高強(qiáng)度的螺栓防松:（1）改變差速器聯(lián)接螺栓和從動螺旋傘齒輪的結(jié)構(gòu)，取消軸承座固定的螺栓串聯(lián)鐵絲防松結(jié)構(gòu)，同時又取消開口銷鎖緊結(jié)構(gòu)，全部使用高強(qiáng)度螺栓[10]。第三、自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)。頻率的成分主要有斷齒軸的諧波與嚙合頻率、轉(zhuǎn)頻以及在嚙合頻率與諧波附近存在的以斷齒軸轉(zhuǎn)頻為間隔調(diào)質(zhì)邊頻帶。3 齒面嚴(yán)重點蝕齒面疲勞是造成齒面的嚴(yán)重點蝕的重要原因。變形較大時，時域中通常會明顯的出現(xiàn)以一定時間為間隔的沖擊振動，邊帶數(shù)量密而且多[6]。此外還要求齒輪具有高的傳動精度，材料具有較好的切削加工性及熱處理工藝性等。各行業(yè)對于齒輪加工機(jī)床的需求是十分大的，企業(yè)只有抓住這些機(jī)才能更上一層樓。雖然金融危機(jī)對中國的市場需求有影響，但是并沒有從根本上改變?nèi)袠I(yè)持續(xù)快速發(fā)展總的態(tài)勢。齒輪加工是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，是向傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)、國防工業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、電子信息技術(shù)工業(yè)以及其他加工工業(yè)提供加工裝備的部門，其中，各種齒胚加工機(jī)床、制齒機(jī)床、精密齒輪磨床等齒輪加工機(jī)床是齒輪加工裝備業(yè)中的核心。 wear resistance。離子滲氮對機(jī)床齒輪用鋼顯微組織及性能的影響摘 要由于近年來汽車、風(fēng)電、核電行業(yè)的拉動,齒輪的需求量大幅度增加，因而近年來涉及齒輪加工機(jī)床制造的企業(yè)也日益增多。 hardness。但我國機(jī)床行業(yè)沒有停步，一直在努力中，雖有差距但市場的需求是勢不可擋的。我國齒輪機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀可以用以下幾點概括：第一、產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)連續(xù)8年實現(xiàn)高速增長。無論是傳統(tǒng)的汽車、船舶、航空航天、軍工等行業(yè)，還是近年來新興的高裝備鐵、鐵路、電子等行業(yè)，都對機(jī)床工具行業(yè)的快速發(fā)展提出了緊迫需求，這就對齒輪加工機(jī)床制造商提出了新的要求，現(xiàn)在一些企業(yè)已經(jīng)應(yīng)時而動，積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不斷拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，向熱門行業(yè)提供高速、高穩(wěn)定性、高精度的機(jī)床新品，滿足行業(yè)所需。③齒輪心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性，以提高齒輪的承載能力。1 塑性變形齒面產(chǎn)生的塑性變形，主要是因為硬化層較薄或心部基體較軟，齒面硬度偏低，在過載或者沖擊負(fù)荷較大情況下而造成的變形。同時，振動能量大幅增加。由斷裂引起的斷齒主要發(fā)生在齒根部位，齒輪斷齒時振動信號有很大的沖擊振動。數(shù)控金屬切削機(jī)床產(chǎn)量中車床、特殊加工機(jī)床、加工中心、銑床、磨床的占比相對較高，數(shù)控車床的比例更是高達(dá)一半以上。（2）調(diào)整螺旋傘齒輪嚙合的印痕，用涂紅丹粉的方法檢驗從動螺旋傘齒輪的嚙合印痕該為：齒面接觸斑點沿齒高方向長度為全齒高的37%—60%，距小端齒長7%—15%，非工作凹面的接觸斑點控制在齒的中部[9]。上圖為FeN狀態(tài)圖，圖中有兩個共析反應(yīng)：在590℃，ωN%=%處，發(fā)生γ→ɑ+Fe4N(γ′)反應(yīng)；在650℃, ωN%=%處發(fā)生ε→γ+γ′反應(yīng)。γ相中，氮原子位于八面體間隙。(5)ξ相。同事合金元素促使ɑFe能溶解更多的氮原子，使微觀應(yīng)力增大，硬度提高；氮化后的快冷使過飽和固溶體發(fā)生時效，也可增加基體的硬度。外觀正常的氮化零件表面應(yīng)呈銀灰色，若表面出現(xiàn)黃或藍(lán)等顏色，說明在氮化或冷卻過程中零件表面被氧化[15]。滲氮層深度的測定從表面至與基體組織有明顯分界為止的距離為氮化層深度。硬度法是將滲氮后的試樣從表面沿層深方向測得一系列硬度值，以上者皆可算在氮化層內(nèi)。滲氮層淺氮化層深度不足的原因是：氮化溫度偏低；保溫時間太短；氨分解率過高或過低；使用了新的氮化罐或夾具；工件之間距離太近等。工件變形大產(chǎn)生工件變形的原因是零件氮化前機(jī)械加工或預(yù)備熱處理的殘余應(yīng)力未徹底消除；零件形狀復(fù)雜，厚薄尺寸相差懸殊，有易變形的尖角、棱角等；氮化技術(shù)要求不合理，要求滲層太深或不均勻的局部氮化；氮化溫度過高或不均勻，氮化時間過長；出爐過早；升降溫過快或氨氣流量不穩(wěn)定等都會導(dǎo)致變形增大。針狀或魚骨狀氮化物產(chǎn)生針狀或魚骨狀氮化物的原因是工件表面有脫碳層、氨氣含水量高造成脫碳或氮化前鋼內(nèi)已有大塊鐵素體或上貝氏體組織。氮化溫度低，一般480~600℃，常用560℃，而且氮化后通常爐冷，因此氮化后工件變形很小。所以對材料的選擇及工藝的選擇非常重要。離子滲氮是在充以含氮氣體的低真空爐體內(nèi)把金屬工件作為陰極爐體為陽極，通電后介質(zhì)中的氮氫原子在高壓直流電場下被電離，在陰陽極之間形成等離子區(qū)。離子滲氮過程中，離子滲氮作為強(qiáng)化金屬表面的一種化學(xué)熱處理方法，廣泛適用于鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼及鈦合金等。原材料的檢驗、鑄造、壓力加工、熱處理等一系列生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測與控制需要使用金相顯微鏡，新材料、新技術(shù)的開發(fā)以及跟蹤世界高科技前沿的研究工作也需要使用金相顯微鏡。為了清楚地了解滲氮層的組織及成分，因而借助金相顯微鏡和XRD衍射儀等儀器，幫助我們更好地探索試樣的性能。物相分析不同于一般的元素分析，它不僅可獲悉物質(zhì)所含的元素，更側(cè)重于元素間的化合狀態(tài)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的分析。峰形與樣品是晶體還是非晶體有很大關(guān)系，如果是饅頭峰則為標(biāo)準(zhǔn)的非晶，如果是明銳的尖峰則為晶體，峰越尖銳，半高寬越小，則表明結(jié)晶越好。對于被檢測材料而言，硬度是代表著在一定壓頭和試驗力作用下所反映出的彈性、塑性、強(qiáng)度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。這里包括肖氏和里氏硬度試驗法。磨損是一個物體由于機(jī)械的原因，與另一固體的，液體的或氣體的配對件發(fā)生接觸和相對運動而造成表面材料不讀那損失的過程。如果在相同的條件下（相同的磨擦系數(shù)、成分、組織、環(huán)境條件等等），硬度和耐磨性存在非線性的正比關(guān)系。通常用涂膜耐磨儀測定耐磨性。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。在本實驗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。本次實驗采用的是40Cr基材，其成分見表四。同樣，當(dāng)離子滲氮時間長時，單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)量增加，碰撞幾率增加，使得氣體離化率下降，進(jìn)而離子轟擊表面引起的濺射效應(yīng)減少，最終導(dǎo)致滲氮較薄。其中，由于溫度和氣氛控制的適當(dāng)，白亮層呈條狀分布。對于40Cr離子滲氮處理，氮化層都比較薄，如果用大載荷，基體硬度的影響太大，測量值不能反映滲層硬度特征，為盡量減小測量誤差。m）滲氮層硬度（HV）基體壓痕直徑d2（181。表六、原始試樣和離子滲氮試樣的磨損量（溫度25℃；濕度40％；載荷1024g）時間h 摩擦前的重量m1（g）摩擦后的重量m2（g）摩損量△m（g）01050181。同時可以初步斷定40Cr鋼為粘著磨損。由此得出，離子滲氮處理后試樣表面的硬度增加，摩擦系數(shù)下降，耐磨性顯著提高。(3) [18] 周上祺, 任勤, (自然科學(xué)版) ,1998。感謝我們實驗組的其他同學(xué)，陪我一起實踐探索，陪我一起學(xué)習(xí)文獻(xiàn)。Maragingsteel。 these types of processes include weld overlay, painting, metal spraying, plasma spraying, electroplating, bonding, physical vapor deposition and chemical vapor deposition. Nitriding is a surfacehardening process by the introduction of nitrogen into the surface of steel [2]. Process methods for nitriding include gas nitriding, liquid or salt bath nitriding and plasma or ion nitr