采用真空脈沖等離子氮化技術(shù)對42CrMo齒輪鋼表面改性的方法已經(jīng)大量應用于生產(chǎn)實踐中,但由于工藝參數(shù)的控制不合理經(jīng)常導致氮化層分布不均勻甚至表層部分缺失,引發(fā)齒輪等關(guān)鍵零部件壽命低,可靠性差等問題.為此本文探索了等離子氮化的最佳工藝參數(shù)和表面預處理后氮化的優(yōu)化工藝,而后結(jié)合顯微組織,表面完整性研究了不同處理狀態(tài)42CrMo鋼的接觸疲勞性能.利用氮化層的截面顯微組織,硬度梯度分布,表層殘余壓應力評價了合理的等離子氮化和復合處理工藝參數(shù).采用OM,SEM,TEM,XRD對氮化層的顯微組織,形貌,含氮量,相成分等進行了分析.用XRD應力測定儀,表面粗糙度儀,顯微硬度儀表征了滲氮層表面完整性,并采用SEM對不同狀態(tài)的接觸疲勞斷口進行了破壞分析,從而建立了氮化層組織結(jié)構(gòu),表面完整性和接觸疲勞性能三者之間的關(guān)系,為齒輪抗疲勞制造提供了實驗和理論依據(jù).主要結(jié)論有: (1)42CrMo鋼的真空脈沖等離子氮化最佳工藝參數(shù)為在氣壓200Pa,溫度530℃左右,氮化時間8h.此時的氮化層中白亮層厚度為20μm,滲層總厚度387μm,具有平緩過渡的硬度梯度分布和最大的表面殘余壓應力-802 MPa.等離子氮化層表層是由ε相和γ'相組成的FexN氮化物,主要呈大塊顆粒不均勻的分布在組織中;次表層是氮在α-Fe中的固溶體,大部分氮原子固溶在α-Fe的體心立方晶格中,部分位置