1   前言：
齒輪常用于工程機械設備中，起傳遞扭矩、調節速度、改變運動(dòng)方向的作用，在機械設備中廣泛應用。

在高速重載的齒輪傳功中，一對相互嚙合的齒輪，通過(guò)齒面的接觸、滑動(dòng)傳遞動(dòng)力，在高溫狀態(tài)下，潤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力作用、齒面受較大接觸應力并有強烈的摩擦和磨損，當齒輪繼續運轉時(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，當齒輪繼續旋轉時(shí)，由于兩齒面的相對滑動(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，齒輪應具有以下性能：
1：較高的疲勞強度
2：齒面高硬度、高耐磨性。
3：齒輪心部有足夠的強度和韌性。

2   解決措施：
針對齒輪在運行過(guò)程中出現的磨損、失效、斷齒、精度下降等一系列問(wèn)題，頻繁更換齒輪會(huì )導致工作效率下降、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(wèn)題需要對齒輪進(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 )導致較大的變形和不穩定的收縮。
2：在最終磨齒時(shí)，因變形及收縮等原因，從齒側面將會(huì )不均勻地去處余量，使滲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通常是采用電鍍涂層來(lái)進(jìn)行的，這種電鍍涂層因為可能存在氣孔和涂層脫落、而破壞了非滲碳層。
4：經(jīng)過(guò)滲碳、淬火后的齒輪材料的芯部硬度可達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)。
英國自20世紀60年代便開(kāi)始研究并在海軍艦艇上應用，隨后擴大到工業(yè)齒輪。美國的齒輪制造商協(xié)會(huì )在上個(gè)世紀前就制定了《齒輪材料氮化處理及過(guò)程推薦標準》（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國內又稱(chēng)為氮碳氧復合處理技術(shù)定義為工件經(jīng)過(guò)鹽浴氮碳共滲和氧化處理以后，再進(jìn)過(guò)拋光和鹽浴氧化的復合處理工藝過(guò)程。該工藝是近年來(lái)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合滲層，從而達到使零件表面改性的目的。其中“復合”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)現了滲氮工序和氧化工序的復合；滲層組織上是氮化物和氧化物的復合；性能上是耐磨性和抗蝕性的復合；技術(shù)上是熱處理技術(shù)和防腐技術(shù)的復合。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(lái)。

4   QPQ技術(shù)應用于齒輪優(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化的作用。如38CrMoAlA滲氮層硬度可達1200HV，遠高于滲碳層表面的硬度，降低齒面磨損。
2、疲勞強度：
經(jīng)QPQ處理后能提高零件的疲勞強度，這是由于滲氮層內析出比容較大的氮化物相，產(chǎn)生較大的殘余壓應力。表面殘余壓應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(guò)程，顯著(zhù)提高疲勞強度。
3、紅硬性：
在QPQ處理后工件金屬表面得到穩定的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(wú)明顯下降，熱穩定性好，在齒輪傳動(dòng)中，摩擦系數低，因此具有很好的耐磨性、抗擦傷性、抗膠合的性能。若超過(guò)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)生轉變，導致硬度下降。
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氧化膜的結合使得齒輪即使在大氣、鹽霧、弱酸、濃堿的復雜條件下具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。其抗腐蝕性能高于鍍鉻、鍍鎳等表面防護技術(shù)的水平，可以代替發(fā)黑、發(fā)藍、磷化和鍍鎳等傳統防腐蝕工藝。