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作者：张伟;贾华坡;关荣鑫;王晓鹏;马骋天;徐要伟;
单位：郑州科技学院机械工程学院;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;郑州航空工业管理学院机械工程学院;
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
基金资助：河南省重点研发与推广专项项目(252102220076);; 河南省高校重点研究项目(23A460024,23A460004)~~
