常用齿轮材料的选择及其热处理工艺

常用齿轮材料的选择及其热处理工艺内容摘要：

0 850 12Cr2Ni4 1100 850 320 20Cr2Ni4 1200 1100 350 35CrAIA 调质后氮化（氮化层厚σ≥~ ） 950 750 850 38CrMoALA 1000 850 夹布胶带 100 注： 40Cr 钢可用 40MnVB 替代； 20Cr、 20CrMnTi 钢可用 20Mn2B 或 20MnVB 替代 5 锻钢 钢材的韧性好，耐冲击，还可以通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故最适应于用来制造齿轮。 除尺寸过大（ da＞ 400~600mm）或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在 (～ )%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为： 软齿面（硬度≤ 350HBS）：经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。 因此，应将齿轮毛坯经 过正火（正火）或调质处理后切齿。 切制后即为成品。 其精度一般为 8 级，精切时可达 7 级。 这类齿轮制造简便、经济、生产效率高。 — 齿轮材料的选择 及其热处理工艺 — Page 4 of 6 Page 4 of 6 硬齿面（硬度＞ 350HBS）：需进行精加工的齿轮所用的锻钢 高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度（如 58～ 65HRC）外，还应进行磨齿等精加工。 需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行精加工，精度可达 5 级或 4 级。 这类齿轮精度高，价格较贵，所以热处理方法有表面淬火、滲碳、氮化、软氮化及氰化等。 所以 材料视具体要求及热处理方法而定。 合金钢根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。 所以对于既是高速、重载又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮，就都用性能优良的合金钢（如 20CrMnTi， 20Cr2Ni4A 等）来制造。 铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及正火处理，必要时也可进行调质。 铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 3．铸铁 灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。 灰 铸铁齿轮常用于工作平稳、速度较低、功率不大的场合。 4．非金属材料 对高速轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料（如夹布胶木、尼龙等）做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。 为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为 250～ 350HBS。 齿轮的材料及毛坯是什么 1．高精齿轮的材料及热处理 高精齿轮的材料及热处理对高精齿轮的使用性能和寿命有很大的影响，选择时主要考虑高精齿轮的工作条件、结构尺寸、失效形式 (如折断、磨损或点蚀等 )，使其具有良好的力学性能。 常用的高精齿轮材料及其 热处理方法有： (1)中碳钢 (如 45 钢 )进行调质或表面淬火，综合力学性能较好，用于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮。 (2)合金调质钢 (如 40Cr)进行调质或表面淬火，综合力学性能更好，且热处理变形小，适用于中速、中载及精度要求较高的高精齿轮。 (3)合金渗碳钢 (如 20Cr， 20CrMnTi)进行渗碳淬火或液体碳氮共渗，齿面硬度可达 58HRC，且心部有较高韧性，适用于高速、重载和或有冲击载荷的高精齿轮。 (4)铸铁及其他非金属材料 (如尼龙、夹布胶木等 )。 这些材料强度低、易加工，适用于一些轻载的齿轮。 2．高精齿轮毛坯 高精齿轮毛坯的选择取决于高精齿轮的材料、结构形式与尺寸、使用条件及生产批量等因素。 常用的高精齿轮毛坯有： (1)下料件用于一些不重要，受力不大且尺寸较小，结构简单的齿轮。 (2)锻件用于重要而受力较大的高精齿轮。 (3)铸钢件用于直径大或结构形状复杂，不宜锻造的齿轮。 (4)铸铁件用于受力小，无冲击的开式传动的齿轮。 制造齿轮可采用各种类型的材料；通常被选用的材料取决于齿轮的制造方法及齿轮将来的实际用途。 齿轮可采用铸造、切削或挤压等方法制造。 制作齿轮的典型材料有铸铁、铸钢、普通碳素 钢、合金钢、铝、磷青铜、酚醛塑料和尼龙等。 直齿圆柱齿轮是最简单且成本最低的一类齿轮；此外，有关直齿齿轮的一些定义通常也适合用于其它类型的齿轮。 理解下列各项定义十分重要，因为在齿轮装置的设计工作中它们都是关键的。