在轴类机械配件的服役过程中，表面强化技术成为提升其耐磨性与疲劳强度的有效途径，对于延长轴的使用寿命、提高机械设备的可靠性和稳定性具有重要意义。轴作为机械系统中的关键传动部件，在长期的运转过程中，其表面会受到摩擦、磨损、疲劳载荷以及腐蚀等多种因素的作用，导致表面损伤和性能下降。通过采用表面强化技术，可以在轴的表面形成一层具有特殊性能的强化层，如高硬度、高韧性、良好的耐磨性和耐腐蚀性等，从而显著提高轴的综合性能，使其能够更好地应对复杂恶劣的工作环境，广泛应用于汽车、机械制造、航空航天、能源等众多领域。
常见的轴类机械配件表面强化技术包括表面淬火、渗碳渗氮、喷丸强化、激光表面处理等。表面淬火是一种传统的表面强化方法，通过快速加热轴的表面至淬火温度，然后迅速冷却，使表面形成马氏体组织，从而提高表面硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的韧性。例如，对于 45 钢轴，采用高频感应加热表面淬火，淬火层深度一般在 1 - 3mm 之间，表面硬度可达 HRC50 - HRC60，能够有效提高轴在承受摩擦和磨损工况下的寿命。在一些齿轮轴的加工中，表面淬火后的轴与齿轮配合，能够更好地传递扭矩，减少齿面磨损和胶合现象的发生。
渗碳渗氮技术则是通过将碳、氮等元素渗入轴的表面，形成富碳、富氮的硬化层，提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度以及耐腐蚀性。渗碳适用于低碳钢和低合金钢轴，如 20CrMnTi 钢常用于汽车变速器齿轮轴等零件。渗碳过程一般在高温下进行，使碳原子扩散到轴的表面，形成一定深度的渗碳层，渗碳层深度可根据具体需求控制在 0.5 - 2mm 之间，然后进行淬火和低温回火处理，使表面硬度达到 HRC58 - HRC62，心部保持较好的韧性，以承受较大的冲击载荷。渗氮工艺主要用于一些对尺寸精度要求较高、表面硬度和耐磨性要求较好的轴类零件，如精密机床主轴等。常用的渗氮方法有气体渗氮和离子渗氮等，渗氮层深度一般在 0.2 - 0.5mm 之间，渗氮后表面硬度可达 HV900 - HV1200，形成的氮化层具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能，同时由于渗氮温度相对较低，轴的变形较小，能够保证较高的尺寸精度。
喷丸强化是一种通过高速弹丸撞击轴的表面，使表面产生塑性变形，形成残余压应力的表面强化方法。残余压应力能够有效抵消轴在工作过程中承受的部分拉应力，从而提高轴的疲劳强度。在航空发动机的涡轮轴、汽车发动机的曲轴等关键轴类零件中，喷丸强化得到了广泛应用。例如，航空发动机涡轮轴在喷丸强化后，疲劳强度可提高 20% - 30%，显著提高了轴的可靠性和安全性。喷丸强化的工艺参数，如弹丸的种类、尺寸、速度、喷射角度以及喷丸时间等，都会影响强化效果，需要根据轴的材料、尺寸和性能要求进行优化选择。
激光表面处理技术是一种新型的表面强化技术，具有能量密度高、加热速度快、变形小、处理精度高等优点。通过激光束对轴的表面进行扫描加热，使表面迅速熔化或凝固，形成具有特殊性能的微观组织，如细晶强化、固溶强化等，从而提高表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。例如，采用激光熔覆技术，可以在轴的表面熔覆一层具有高硬度、高耐磨性的合金材料，如 WC 增强的镍基合金涂层，涂层厚度一般在 0.5 - 2mm 之间，表面硬度可达 HRC60 - HRC65，显著提高轴的耐磨性能和使用寿命。同时，激光表面处理还可以对轴的表面进行微造型处理，如加工出微坑、微沟槽等织构，改善轴与配合部件之间的摩擦性能，减少摩擦系数和磨损量。
然而，轴类机械配件之表面强化技术在应用过程中也面临一些挑战。首先，不同的表面强化技术对轴的材料、形状、尺寸以及原始组织状态等都有一定的要求，因此在选择表面强化技术时，需要综合考虑各种因素，确保技术的适用性和有效性。例如，对于一些形状复杂、尺寸精度要求高的轴类零件，采用传统的表面淬火或渗碳渗氮技术可能会导致变形较大，难以保证尺寸精度，此时可能需要选择激光表面处理或其他变形较小的强化技术。其次，表面强化技术的工艺参数控制较为复杂，需要精确控制才能获得理想的强化效果。例如，渗碳渗氮过程中的温度、时间、气体流量等参数，喷丸强化中的弹丸参数和喷丸工艺参数，激光表面处理中的激光功率、扫描速度、光斑尺寸等参数，任何一个参数的微小变化都可能对强化效果产生显著影响，因此需要建立完善的工艺参数控制体系和质量检测方法。此外，表面强化层与轴基体之间的结合强度也是一个重要问题，如果结合强度不足，在轴的工作过程中可能会出现强化层剥落的现象，影响轴的性能和使用寿命。因此，需要研究和优化表面强化工艺，提高强化层与基体的结合强度，确保表面强化技术的可靠性和稳定性。
综上所述，轴类机械配件的表面强化技术通过多种方法在轴的表面形成强化层，有效提升了轴的耐磨性与疲劳强度。尽管面临诸多挑战，但随着技术的不断发展和创新，表面强化技术将不断完善，为轴类机械配件在各种复杂工况下的可靠应用提供更加有力的保障。
