獲得更高的燒結(jié)密度可能是提高粉末冶金零件性能的主要方法。然而，近期的實(shí)驗(yàn)工作表明，熱處理實(shí)踐和二次操作也可以對(duì)實(shí)際零件性能產(chǎn)生顯著影響。本節(jié)將回顧這些過程的新進(jìn)展，并展示這些進(jìn)展如何改善粉末冶金齒輪性能。

眾所周知，滲碳會(huì)在零件表面產(chǎn)生良好的壓應(yīng)力。這種現(xiàn)象也適用于粉末冶金部件。幾位研究人員發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能提高了15%至20%。此外，較低的碳芯產(chǎn)生具有更大沖擊韌性和芯延展性的材料。盡管滲碳對(duì)機(jī)械性能有積極影響，但粉末冶金比鍛鋼差的一個(gè)關(guān)鍵材料特性是滾動(dòng)接觸疲勞抗力。在滾動(dòng)接觸疲勞中，由齒輪接觸面積和相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生的高表面下應(yīng)力表明，需要在臨界應(yīng)力區(qū)達(dá)到全密度，以承受與高性能齒輪滾動(dòng)接觸疲勞相關(guān)的赫茲接觸應(yīng)力。

為了提高粉末冶金零件的齒輪性能，可以使用表面致密化來致密化零件的高應(yīng)力區(qū)域，而不影響芯部特性。表面致密化的好處包括:

復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有無孔外殼和多孔內(nèi)核

降低了元件成本，因?yàn)楦呙芏葏^(qū)域僅位于零件的臨界應(yīng)力區(qū)域

改進(jìn)了齒輪的幾何形狀和公差，因?yàn)榉勰┮苯瘕X輪是靠精密滾壓模具滾壓的

增加了致密粉末冶金齒輪齒冠的能力

表面致密化是一種局部致密化壓制和燒結(jié)粉末冶金預(yù)制件表面的工藝。僅使表面致密化的概念是，齒輪中的較大赫茲應(yīng)力在齒輪的近表面區(qū)域產(chǎn)生，并隨著離表面距離的增加而減小。因此，具有表面致密化外殼(達(dá)到適當(dāng)深度)的齒輪將提供與鍛鋼齒輪同等的滾動(dòng)接觸疲勞性能。絞盤大西洋公司的工藝開發(fā)表明，無孔致密層的深度范圍從較小0.35毫米到大于0.70毫米

顯示了通過表面滾壓至兩個(gè)不同深度而致密化的圓柱形試樣的孔隙率分布的金相分析。接近全密度是在地下距離達(dá)到0.75毫米(0.030英寸)時(shí)實(shí)現(xiàn)的。在致密層之外，孔隙率水平增加到燒結(jié)部件的水平。顯示的數(shù)據(jù)證明了軋制工藝在生產(chǎn)致密層方面的多功能性，以及根據(jù)應(yīng)用的要求致密到特定深度的能力。這種致密層改善了滾動(dòng)接觸疲勞結(jié)果。除了改善滾動(dòng)接觸疲勞的益處之外，表面致密化還具有改善齒輪幾何形狀的額外益處，以及在齒輪表面結(jié)合凸起的可能性。