1   前言：
齒輪常用于工程機(jī)械設(shè)備中，起傳遞扭矩、調(diào)節(jié)速度、改變運(yùn)動(dòng)方向的作用，在機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用。

在高速重載的齒輪傳功中，一對(duì)相互嚙合的齒輪，通過齒面的接觸、滑動(dòng)傳遞動(dòng)力，在高溫狀態(tài)下，潤(rùn)滑油的油膜被破壞粘度降低，同時(shí)齒根受很大交變彎曲應(yīng)力作用、齒面受較大接觸應(yīng)力并有強(qiáng)烈的摩擦和磨損，當(dāng)齒輪繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，較軟齒輪表面金屬會(huì)熔焊在與之相嚙合的另一齒輪面上，當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于兩齒面的相對(duì)滑動(dòng)，就在較軟的工作表面齒面上形成與滑動(dòng)方向一般的撕裂溝痕。常引起齒面磨損、齒面剝落、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、輪齒斷裂等 。

為保證齒輪正常工作，齒輪應(yīng)具有以下性能：
1：較高的疲勞強(qiáng)度
2：齒面高硬度、高耐磨性。
3：齒輪心部有足夠的強(qiáng)度和韌性。

2   解決措施：
針對(duì)齒輪在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的磨損、失效、斷齒、精度下降等一系列問題，頻繁更換齒輪會(huì)導(dǎo)致工作效率下降、生產(chǎn)成本增高，因此改善齒輪本身的性能才是根本解決途徑，為解決這一問題需要對(duì)齒輪進(jìn)行表面熱處理，普遍采用滲碳、QPQ等表面處理技術(shù)。

采用滲碳的工藝具有以下缺點(diǎn)：
1：滲碳和淬火將會(huì)導(dǎo)致較大的變形和不穩(wěn)定的收縮。
2：在最終磨齒時(shí)，因變形及收縮等原因，從齒側(cè)面將會(huì)不均勻地去處余量，使?jié)B碳層變薄降低滲碳層的表面硬度。
3：零件非滲碳層面的保護(hù)通常是采用電鍍涂層來進(jìn)行的，這種電鍍涂層因?yàn)榭赡艽嬖跉饪缀屯繉用撀?、而破壞了非滲碳層。
4：經(jīng)過滲碳、淬火后的齒輪材料的芯部硬度可達(dá)HRC39-45使加工的難度大幅提高。

采用QPQ處理技術(shù)可以克服以上缺點(diǎn)。
英國(guó)自20世紀(jì)60年代便開始研究并在海軍艦艇上應(yīng)用，隨后擴(kuò)大到工業(yè)齒輪。美國(guó)的齒輪制造商協(xié)會(huì)在上個(gè)世紀(jì)前就制定了《齒輪材料氮化處理及過程推薦標(biāo)準(zhǔn)》（AGMA24701），日本、瑞士、瑞典和前蘇聯(lián)都采用氮化工藝處理齒輪。
QPQ是一種表面化學(xué)熱處理，廣泛適用于鑄鐵、碳鋼、磨具鋼、合金鋼、不銹鋼、鈦合金等。QPQ加工后不需要進(jìn)行其他熱處理便可大幅提高表面硬度，由于QPQ后齒面可以提高表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性，有效降低表面膠合的可能性，工藝溫度低，變形小的特點(diǎn)。
                       

3   QPQ簡(jiǎn)介：
QPQ國(guó)內(nèi)又稱為氮碳氧復(fù)合處理技術(shù)定義為工件經(jīng)過鹽浴氮碳共滲和氧化處理以后，再進(jìn)過拋光和鹽浴氧化的復(fù)合處理工藝過程。該工藝是近年來新興的一種表面熱處理技術(shù)，是指將黑色金屬零件先后放入兩種性質(zhì)不同的熔融鹽浴中，此時(shí)會(huì)有多種元素（主要為氮碳氧）從鹽浴中滲入零件表面形成復(fù)合滲層，從而達(dá)到使零件表面改性的目的。其中“復(fù)合”的含義在工藝上是指它是在滲氮鹽浴和氧化鹽浴兩種鹽浴中處理工件，實(shí)現(xiàn)了滲氮工序和氧化工序的復(fù)合；滲層組織上是氮化物和氧化物的復(fù)合；性能上是耐磨性和抗蝕性的復(fù)合；技術(shù)上是熱處理技術(shù)和防腐技術(shù)的復(fù)合。這種技術(shù)實(shí)際上是低溫鹽浴滲氮加鹽浴氧化或低溫鹽浴氮碳共滲加鹽浴氧化。鹽浴滲氮由鹽浴氰化和鹽浴軟氮化（液體氮碳共滲）發(fā)展而來。

4   QPQ技術(shù)應(yīng)用于齒輪優(yōu)點(diǎn)
1、表面硬度：
零件在QPQ處理后能大幅提高表面硬度，高硬度是由于合金氮化物彌散強(qiáng)化的作用。如38CrMoAlA滲氮層硬度可達(dá)1200HV，遠(yuǎn)高于滲碳層表面的硬度，降低齒面磨損。
2、疲勞強(qiáng)度：
經(jīng)QPQ處理后能提高零件的疲勞強(qiáng)度，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。表面殘余壓應(yīng)力的存在部分抵消在疲勞載荷下產(chǎn)生的抗壓力，延緩疲勞破壞過程，顯著提高疲勞強(qiáng)度。
3、紅硬性：
在QPQ處理后工件金屬表面得到穩(wěn)定的Fe2~3N化合物，氮化物在氮化層中均呈高度彌散狀態(tài)析出，在高溫下幾乎不溶入鐵，也不易聚合。即使在500℃-600℃高溫下，硬度也無明顯下降，熱穩(wěn)定性好，在齒輪傳動(dòng)中，摩擦系數(shù)低，因此具有很好的耐磨性、抗擦傷性、抗膠合的性能。若超過600℃--625℃，滲氮層中彌散分布的氮化物將發(fā)生聚集嗎，基體組織將發(fā)生轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致硬度下降。
4、耐腐蝕性：
經(jīng)QPQ技術(shù)處理的工件表面為Fe3O4氧化膜,Fe2~3N化合物和Fe3O4氧化膜的結(jié)合使得齒輪即使在大氣、鹽霧、弱酸、濃堿的復(fù)雜條件下具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。其抗腐蝕性能高于鍍鉻、鍍鎳等表面防護(hù)技術(shù)的水平，可以代替發(fā)黑、發(fā)藍(lán)、磷化和鍍鎳等傳統(tǒng)防腐蝕工藝。