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1. 現(xiàn)狀
?。?）齒輪材料品質(zhì)較低，鑄鍛件缺陷較多，一些特殊要求的材料如直升機(jī)高溫高硬度齒輪鋼、高寒氣候軍用車輛低溫抗沖擊性能齒輪鋼、低應(yīng)力感應(yīng)淬火齒輪鋼等缺乏。
?。?）齒輪滲碳淬火變形大，磨齒時(shí)可能出現(xiàn)磨削裂紋、燒傷和磨削臺(tái)階，且滲碳周期較長(zhǎng)、能耗高，易產(chǎn)生內(nèi)氧化，影響齒根彎曲疲勞強(qiáng)度；滲氮層薄，不適合較大模數(shù)的齒輪，若增加層深，時(shí)間太長(zhǎng)，而且相成分控制困難；感應(yīng)淬火齒輪易出現(xiàn)齒根淬火開裂，硬化層與心部的過(guò)渡層薄弱，往往引起早期疲勞剝落，嚴(yán)重影響齒輪承載能力和可靠性。
2. 目標(biāo)
?。?）提高齒輪鋼材和鑄鍛件的冶金質(zhì)量，降低鋼中含氣量和非金屬夾雜物，含氣量分別達(dá)到[O]≤10－5（10ppm）、[H]≤2×10－6（2ppm）、[N]≤5×10－5（50ppm）；控制齒輪鋼的淬透性帶寬，上下限波動(dòng)小于3HRC。
?。?）開發(fā)高溫高性能鋼、低溫耐沖擊鋼、高壓氣淬微變形鋼、快速滲氮鋼及沉淀硬化鋼等各類特殊性能齒輪鋼。
（3）攻克滲碳和滲氮催滲技術(shù)，提高生產(chǎn)效率；攻克深層滲氮技術(shù)，提高滲氮齒輪承載能力，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
?。?）研究齒輪感應(yīng)淬火工藝應(yīng)力形成機(jī)制和規(guī)律，優(yōu)化淬火工藝，控制殘余應(yīng)力，克服淬火開裂；研究多頻感應(yīng)加熱淬火及感應(yīng)壓床淬火新工藝。
（5）研究復(fù)合熱處理齒面強(qiáng)化技術(shù)以及高能密度硬化及噴丸強(qiáng)化等技術(shù)，提高齒輪的承載能力和可靠性。
?。?）研究齒輪精密形變熱處理技術(shù)，提高齒輪強(qiáng)度和生產(chǎn)效率。
3. 齒輪制造中的材料熱處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
?。?）高承載能力、高可靠性 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的技術(shù)參數(shù)不斷提高，對(duì)齒輪的性能提出了更高的要求，如風(fēng)電齒輪、高速列車傳動(dòng)齒輪、核電及大型石化裝備的齒輪等，因此，對(duì)材料熱處理的冶金因素、殘余應(yīng)力與性能之間的關(guān)系必須更深入地研究，并運(yùn)用有限元及斷裂力學(xué)來(lái)計(jì)算、分析裂紋的形成與擴(kuò)展，預(yù)測(cè)使用壽命，提高其可靠性。
?。?）齒輪大型化、精密化 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備越來(lái)越大型化，如大型石化裝備、水泥、鋼鐵冶金、礦山開采、電力、運(yùn)輸?shù)?，其傳遞功率增大，相應(yīng)齒輪也就越來(lái)越大，而且加工精度要求還很高?，F(xiàn)在滲碳淬火齒輪直徑從1m→2m→3m，較大直徑已到5m，單件齒輪重已達(dá)40t以上，這使得滲碳工藝和熱處理質(zhì)量的控制成為了很大的難題。
?。?）大批量生產(chǎn)、高質(zhì)量要求 我國(guó)汽車、工程機(jī)械及摩托車各類車輛齒輪的生產(chǎn)量以億件計(jì)，這類齒輪的生產(chǎn)既要求高質(zhì)量，又要求高速度，因此，熱處理工藝的均勻性、穩(wěn)定性就成為難點(diǎn)。
?。?）更高的鋼材冶金質(zhì)量和鍛件質(zhì)量要求 普遍采用真空脫氣、鋼包精煉方法，提高鋼材純凈度，降低含氧量和非金屬夾雜物，控制淬透性帶；同時(shí)，采用合理的鍛造工藝和鍛后熱處理，保證足夠的鍛造比，從而提高鋼的力學(xué)性能和工藝性能，以滿足齒輪高強(qiáng)度和高可靠度的要求。
（5）減小熱處理變形 隨著機(jī)械設(shè)備的大型、高速、高精度化，對(duì)齒輪傳動(dòng)也提出了更高的要求，初的整體硬化（調(diào)質(zhì)）從承載能力到經(jīng)濟(jì)性都不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要，現(xiàn)在已普遍采用硬齒面熱處理工藝，其中又以滲碳淬火為主。困擾多年的滲碳碳勢(shì)控制已經(jīng)解決，而留下一個(gè)較大的難題就是熱處理變形，其不僅影響齒輪的精度，還影響齒輪的強(qiáng)度。然而，由于齒輪的熱處理變形的影響因素很多，其技術(shù)難度相當(dāng)大，因此需要付出很大的努力。
?。?）熱處理工藝計(jì)算機(jī)模擬 隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從齒輪強(qiáng)度和熱處理工藝綜合的角度開展CAD、CAE工程應(yīng)用的研究；在熱處理工藝方面對(duì)加熱、冷卻過(guò)程的溫度、熱傳遞、組織轉(zhuǎn)變、應(yīng)力等進(jìn)行模擬，從而提高熱處理工藝水平和齒輪的承載能力。
?。?）熱處理工藝節(jié)能、環(huán)保 工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能、環(huán)保是對(duì)齒輪熱處理生產(chǎn)的重要考驗(yàn)。在硬齒面齒輪熱處理工藝中，滲碳淬火具有較佳綜合力學(xué)性能，但也是耗能大、污染嚴(yán)重的工藝，而滲氮、表面感應(yīng)淬火則是節(jié)能、低污染的工藝，但兩者的承載能力都受到限制，國(guó)內(nèi)外一直進(jìn)行著擴(kuò)大在齒輪中應(yīng)用的研究，有潛力但尚需更多的努力。
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