离子注入氮工艺对渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的影响研究
张伟1
贾华坡1
关荣鑫2
王晓鹏3
马骋天2
徐要伟1
1.郑州科技学院 机械工程学院,郑州 4500642.中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司 国家齿轮产品质量检验检测中心,郑州 4500013.中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司 国家齿轮产品质量检验检测中心,郑州 450001;郑州航空工业管理学院 机械工程学院,郑州 450015
摘要：为了优化齿轮表面改性工艺,研究了离子注入氮工艺对渗碳淬火齿轮弯曲疲劳强度的影响.以低碳合金钢18CrNiMo7-6渗碳淬火齿轮为基体,通过射频等离子体辅助离子注入系统进行氮离子注入处理,系统对比了离子注入齿轮与未注入齿轮的齿根金相组织、硬度梯度、残余应力分布及弯曲疲劳性能.结果表明,离子注入氮工艺使得齿根硬度由695 HV0.1提升至780 HV0.1,增幅12.2%;硬化层深度由1.50 mm减少到1.41 mm,降低了6.0%;表面残余应力由-400 MPa减小到-286 MPa,降低了28.5%.基于弯曲疲劳试验拟合的R-S-N方程,在99%可靠度下,离子注入齿轮的疲劳寿命仅为对照齿轮的12.3%～19.3%,且失效模式以脆性断裂为主,裂纹扩展速率加快.研究表明,离子注入氮虽可通过表面强化延缓裂纹萌生,但过浅的硬化层与残余应力降低导致裂纹扩展抗力不足,最终削弱齿轮弯曲疲劳寿命.
关键词：离子注入氮齿轮弯曲疲劳疲劳寿命残余应力
分类号：C55(连续出版物)TH114(机械学（机械设计基础理论）)
论文发表日期：2025-08-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 91-100 )
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