齒輪滲碳的發展分析

　　齒輪滲碳是一種比較古老的工藝，在我國，早期可以追溯到2000年前。起初，它是在固體滲碳介質中滲碳的。20世紀，液體和氣體滲碳技術出現并得到較廣的應用。后來出現了真空滲碳和等離子滲碳。滲碳工藝至今仍具有重要的價值，因為它的設計思想是合理的，即鋼表面承受多種載荷（磨損、疲勞、機械載荷和化學腐蝕），表面硬度高，耐磨性好，滲碳和其他元素可以獲得疲勞強度和耐腐蝕性，而不需要昂貴的合金化，或者整個材料的處理是一個復雜的過程。它不但可以用低碳鋼或合金鋼代替一些昂貴的高合金鋼，而且可以保持淬火低碳鋼的強韌性居中，使工件承受沖擊載荷。因此，符合節能降耗、可持續發展的方向。

　　近年來，出現了一種不同于傳統全奧氏體區滲碳的高濃度齒輪滲碳工藝（溫度為900～950℃，滲碳后表面碳含量為0.85%～1.05%）。在AC1和ACCM之間的非均相奧氏體狀態下進行，滲碳層表面碳濃度可達2%～4%。結果表明，該滲碳層能獲得均勻分散的細小碳化物顆粒。滲碳溫度降至800℃~860℃，滲碳后可實現直接淬火。由于高濃度滲碳層中含有大量分散的碳化物（20%～50%），因而具有較好的耐磨性、耐腐蝕性、較高的接觸和彎曲疲勞強度、較高的沖擊韌性、較低的脆性和較好的回火穩定性。該工藝適用范圍較廣，對設備無其他要求，經濟效益高，具有實用價值。近年來，在國內外獲得了具有競爭力的研發成果。

　　為了阻止齒輪滲碳過程中奧氏體晶粒粗化，通常在鋼中加入適量的鈦，用氮化鈦顆粒釘住晶界，阻止晶粒長大。根據國家標準，滲碳鋼中鈦的含量為0.04～0.08wt%。然而，近期的研究表明，當鈦含量超過0.032%時，滲碳鋼錠在凝固過程中會析出氮化鈦。由于立方顆粒的尖角效應和與基體組織的不連續性，使其成為微裂紋的來源和裂紋擴展的中繼站，嚴重損害了鋼的韌性和塑性。鈦含量減小到0.02～0.032%仍能較好地控制奧氏體晶粒的長大，避開有害的氮化鈦顆粒的形成。因此，這是一個合理選擇范圍。