齒輪材料的選擇及其熱處理匸藝1、 齒輪材料的選擇原則齒輪材料的種類很多.在選擇時應考虔的因素也很多.下述幾點可供選擇材料時參考：齒輪材料必皴滿足工作條件的耍求?例如.用于飛行器上的齒輪.耍滿足質(zhì)址小.傳遞功率大和牢靠性高的耍求.因此必需選擇機械性能高的合僉銀：曠山機械屮的齒輪傳動.一般功率很大.匸作速度較低、刪圉環(huán)境中粉塵含雖極高?因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料：家用及辦公用機械的功率很小.但要求傳動平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正當工作?因此常選用匸程塑料作為齒輪材料?？俍.應考應齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝，大尺寸的齒輪一般承受鑄造毛坯.可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料’屮等或屮等以下尺寸耍求較高的齒輪常選用鍛造毛坯?可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又耍求不高時.可選用閲鋼作毛坯，齒輪表而玦化的方法有：滲碳.氨化和外表淬火。承受滲碳上藝時.應選用低碳鋼或低碳會金鋼作齒輪材料：抵化鋼和調(diào)質(zhì)鋼能承受氮化匸藝；承受表而淬火時.對材料沒有特別的耍求，正火磯鋼.不管毛坯的制作方法如何.只能用丁?制作在裁荷平穩(wěn)或輕度沖擊下I：作的齒輪.不能承受大的沖擊載荷：調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊數(shù)荷下工作的齒輪.合金鋼當用于制作高速、垂裁并在沖擊拔荷下匸作的齒輪?飛行器中的齒輪傳動?耍求齒輪尺寸盡可能小.應承受外表欣化處理的高強度合僉鋼.30?50HBS或更多。當小齒輪與大齒輪的齒而具有較大的玦度差〔如小齒輪齒而為淬火并磨制.大齒輪齒而為常化或調(diào)質(zhì)〕：且速度又較窩時.較鎖的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒而會起較眾茗的冷作諛化效應.從而捉高了大齒輪齒面的彼勞極限。因此.肖配對的兩齒輪齒而具有較大的硬度差時.大齒輪的接觸疲乏許用應力可提高20%.但應注總喚度高的齒而.粗糙度值也耍相應地減小。2、 齒輪材料的選擇齒輪齒條是現(xiàn)代機械中應用鼓廣泛的一種機械傳動零件’齒輪傳動通過輪齒相互唯介來傳遞空間任總葫軸間的運動和動力.并可以轉變運動的形式和逸度。齒輪傳動使用范罔廣，傳動比恒定.效率較商.使用壽命；在機械零件產(chǎn)品的設計與制造過程中.不僅要考應材料的性能能夠適賊寥件的匸作條件.便寥件經(jīng)久耐用.而且耍求材料有較好的加工匸藝性能和經(jīng)濟性.以使捉高零件的生產(chǎn)率.降低本錢.械少消耗。假設齒輪材料選擇不當.則會消滅寥件的過早損傷.甚至失效：因此如何合理地選擇和使用金屬材料是一項格外I:作。滿足材料的機掖性能.材料的機掖性能包括強度、諛度、塑性及韌性等.反映材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在唯合時齒而接觸處有接觸應力?齒根部有最大彎曲賊力?可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效。齒而各?點都冇相對滑動.會產(chǎn)生磨損.齒輪主耍的失效形式有齒面點蝕.齒面膠合.齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此耍求齒輪材料有高的彎曲疲乏強度和接觸疲乏強度.齒面翌有足夠的換度和耐磨性.芯部耍有確定的強度和韌性.例如.在確定大、小齒輪諛度時應注總便小齒輪的齒面諛度比大齒輪的齒而諛度M30-50HBS.堤由于小齒輪受裁荷次數(shù)比大齒輪多?且小齒輪齒根較薄.強度低于?大齒輪。為便兩齒輪的輪齒接近等強度.小齒輪的齒而耍比大齒輪的齒面欣一些.另一方面?很抿材料的便用性能確定「材料牌兮氐耍明確材料的機械性能或材料偵度?然啟我們可以通過不同的熱處理工藝到達所耍求的諛度范圉?從而觸予材料不同的機械性能。如材料為10Cr810-S60-C油淬.510￡〔TC回火時.調(diào)質(zhì)喚度可28-32HRC.可改善組織.捉高綜合機械性能：當S60-SS0-C油淬.240-2S0”C回火時.諛度可達16-51HRC?則鋼的表而耐磨性能500-560”C0.15-0.6zn時.喚度可達52-51HRC.則鋼具有高的表而艘度.高的耐燃性.高的疲乏強度.較略的抗蝕性和抗膠介性能且變形微?。寒斖ㄟ^陀鍍或表而合僉化處里后?則可改善齒輪匸作表而靡擦性能.提高抗腐蝕性能3、 齒輪常用材料齒輪常用材料摘耍：齒輪依靠構造尺寸材料強度承受裁荷耍求材料具有強度韌性耐磨性齒輪外形簡潔齒輪待度耍求耍求材料工藝常用材料鍛鋼鑄鋼鑄鐵鍛鋼皺度分為大類HB稱為軟齒稱為皺度HBI：藝過程鍛造毛坯正火粗車調(diào)液體動靜壓軸承常用軸殼配軸承軸承的密封類型將?密軸承匸序間防銹匸藝軸承看命強化SiXnCr質(zhì)加匸常用材料.試驗偏心軸的一種加I：詳解并聯(lián)機床的設計理論與關鍵技術無油軸承帶動模具行業(yè)革命我國軸承壽命強化試驗方興未艾〔一〕我國軸承壽命強化試驗方興未艾〔二〕齒輪是依矗本身的構造尺寸和材料強度來承受外救荷的?這就耍求材料具有較高強度韌性和耐懈性：由于齒輪外形復朵.齒輪精度耍求高?還耍求材料工藝性好?常用材料為鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。常用材料； 350時.稱為軟齒而HBV350常用材料； 35SiMn40Cr>35SiMn40Cr>40CrNi>40MnB特點：8級。制造簡潔、經(jīng)濟.生產(chǎn)率高.對韜度耍求不高，2.HB>350米用中碳鋼時：常用材料：4540Cr.40CrNi工藝過程：鍛造毛坯f?；痜~f常用材料：4540Cr.40CrNi特點：齒而決度髙HRC=18-55.接蝕強度高.耐磨性好。齒芯保持調(diào)質(zhì)后的韌性.耐沖擊力氣好?承裁力氣較縱7級精度，適用于大址生產(chǎn)?如：汽車、機床等中速中我變速箱齒輪?承受低碳鋼時：鍛造毛坯一?；?粗切?調(diào)質(zhì)?6級、7級，常用材料；20Cr,20CrMnTi.20MnB,20CrMnTo。特點：齒而諛度.承裁力氣強，芯部韌性好.耐沖擊?適合于窩速、垂數(shù)、過載傳動或構造耍求緊湊的場機車主傳動齒輪?航空齒輪，二鑄鋼肖齒輪直徑d〕100m.構造復朵.鍛造有困難時?可承受鑄鋼。ZG45.ZG55>正火處理,?；?調(diào)質(zhì).三.鑄鐵.抗膠合及抗點蝕力氣強.但抗沖擊耐磨性差.適合工作平穩(wěn).功率不大低速或尺寸較大外形復朵時用.能在缺油條件下工作?適于開式傳動.四、非僉屬材料布質(zhì).木質(zhì)、塑料.尼龍、適于鬲速輕裁；選取材料時應考龍齒輪的工作條件不同.輪齒的破壞形式不同.是確定齒輪強度計算準則和選擇材料和熱處理的報據(jù)亠對干受沖擊拔荷時.輪齒簡潔折斯應選用韌性較好的材料.可選用低碳鋼漆碳淬火’對于高速閉式傳動.齒而易點蝕.應選用齒面諛度較好的材料?可選用中碳鋼表而淬火’對丁?低速中裁.輪齒折斷?點蝕.磨損均可發(fā)生時.應選取機掖強度.齒而諛度零綜介機械性能好的材料?可選中碳鋼調(diào)質(zhì)將切.力求材料詁種少.便于治理?考龍資源和供給狀況。當構造尺寸要求緊湊.耐磨性高時,要承受合金鋼。制造單位的設備及技術悄況.、齒輪材料的選擇根本要求：齒而要硬，齒心要韌4常用材料及機械性能表：?HB強度極屈服極熱處理方材料牌XPMP灰齒芯.............250HT250........300HT300..........HT350350........500QT500-5..........QT600-2600.........320ZG310-570580?；?..............350650ZG310-610.........2905S015........380ZG310-610700........36015650........900110030CrXnSi調(diào)質(zhì) 45035SiMn750.........5507003SSiMnMo.........50010Cr700154調(diào)質(zhì)后表而淬火650

lOCr.10020Cr300110020CrMnTi850110032012Cr2Nil850120020Cr2Ni4350110095075035CrAIA調(diào)質(zhì)后氮化〔氮化Jz!P/>S50.o0.3、0.5工〕10003SCrMoALAS50100夾布膠帯.注:lOCr鋼可用40XnVB替代；20Gr、20CrMnTi鋼可用20Mn2B或20MnVB替代51、鍛鋼鋼材的韌性好.耐沖擊.還可以通過熱處理或化學熱處理改善其力學性能及提高齒面鎖度?故掀適應于用來制造齒輪。除尺寸過大〔ds>100、600mm〕或者定構造外形復余只宜鑄造者外.一皺都用鍛鋼制造齒輪.常用的是含的碳鋼或介金鋼.制造齒輪的鍛鋼可分為:0.6〕%-〔0.15碳量在.軟齒而〔硬度W350HBS〕：經(jīng)熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼對T?強度.速度及楮度都耍求不高的齒輪.應承受以便丁?切齒.并便刀具不致快速磨損變鈍。因此.應將齒輪毛坯經(jīng)過正火〔8級.精切時可7級：這類齒輪制造簡便、經(jīng)濟、生產(chǎn)效率高?諛齒而〔硬度〉350HBS〕：需進展楮加匸的齒輪所用的鍛鋼高速、垂機及將密機器〔如周密機床.航空發(fā)動機》所用的主耍齒輪傳動.除耍求材料性能優(yōu)夷?輪齒具有爲強度及齒而具有裔諛度〔58?65HRC〕1\需稱加工的齒輪目前多是1：54級。這類齒輪荊度高.價格較貴.所以熱處理方法有外表淬火、滾碳、氮化、軟氮化及幣化等，所以材料視具體耍求及熱處理方法而定。合僉鋼依據(jù)所含僉屬的成分及性能.可分別使材料的韌性.耐沖擊.耐磨及抗膠介的性能等獲得提啟”也可通過熱處理或化學熱處理改善材料的力學性能及捉高齒而的諛度.所以對于既是高速.垂裁又耍求尺寸小.質(zhì)雖小的航空用齒輪.就都用性能優(yōu)口的介金鋼(如20CrMnTi,20Cr2NilA^)來制造。2鑄鋼的耐磨性及強度均較好.但應經(jīng)退火及正火處理.必耍時也可進展調(diào)質(zhì)，鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪：3.錯鐵灰鑄鐵性質(zhì)較脆.抗沖擊及耐瞎性都較差.但抗膠合及抗點蝕的力氣較好?；叶\鐵齒輪常用于匸作平穩(wěn)、速度較低.功率不大的場合?4?非金屬材料對高速輕數(shù)及精度不高的齒輪傳動?為了降低噪聲.常用非金屬材料(如夾布膠木.尼龍辱〉做小齒輪.大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造，為250?350HBS。6、齒輪的材料及毛坯是什么高將齒輪的材料及熱處理1:作條件.構造尺寸、失效形式｛如折斷、磨損或點蝕零人使其具有良好的力學性能，常用的高精齒輪材料及其熱處理方法有：(D45鋼)進展調(diào)質(zhì)或表而淬火?綜合力學性能較好?用干低速、輕裁或中裁的一些不重耍的齒輪，(2｝10CJ進展調(diào)質(zhì)或表而淬火.綜合力學性能更好.且熱處理變形小.適用于中速、中裁及精度耍求牧高的高將齒輪.20Gr?20CrMnTi)58HRC.且心部有較高韌性.適用于高速、垂數(shù)和或有沖擊我荷的高精齒輪。鑄鐵及其他非金屬材料(如尼龍、夾布膠木等幾這些材料強度低、易加匚適用于一些輕裁的齒輪。高精齒輪毛坯鬲精齒輪毛坯的選擇取決T蹄齒輪的材料、構造形式與尺寸.便用條件及生產(chǎn)批紜竽因素。常用的高將齒輪毛坯有：(D下料件用于一些不垂耍.受力不大且尺寸較小?構造簡潔的齒輪’鍛件用于垂耍而受力較大的高將齒輪。鑄鋼件用于直徑大或構造外形復朵，不宜鍛造的齒輪。鑄鐵件用于受力小.無沖擊的開式傳動的齒輪：制造齒輪可承受乞種類型的材料；通常被選用的材料取決丁?齒輪的制造方法及齒輪將來的實際用途。齒輪可承受鑄造.切削或擠尿掖低的一類齒輪；此外.有關克齒齒輪的一些定義通常也適介用于其它類型的齒輪。理解以下各項定義格外垂耍?由于在齒輪裝置的設計工作中它們都是關鍵的因素，齒輪能以恒定的傳動比將旋轉運動從一根軸傳遞到劉一根軸；假設軸Z間相互平行.則可承受直齒、斜齒或人字形齒中的任一種來傳遞運動，螺旋齒輪可用于連接即不平行又不相交的兩根軸。網(wǎng)桿粥輪應用F傳動比大且兩軸不相交但相互垂直的場合.假設兩根軸相互垂直且它們中心線的延長線相交.則通常承受閲錐齒輪.然而有些圓錐齒輪的軸線并非相互垂直.螺旋側錐齒輪的使用場介與直齒閱錐齒輪m.但運用螺旋腳錐齒輪轉速更話且工作更平穩(wěn)。準雙曲而齒輪與螺旋閲錐齒輪相像?但它們中心線的延長線并不相交?常用齒輪材料的選擇及其熱處理工藝?李玉平前言齒輪是機械傳動中應用最廣泛的寥件它的功用定按規(guī)定的速比傳遞動力和運動。在工作中.它的受力狀況比較復朵.齒輪的齒根部受交變彎曲應力.齒面廉受大的接觸應力并產(chǎn)生猛烈的靡擦.在換擋.啟動和唯介不便時?齒輪還承受確定的沖擊裁荷：齒輪的主耍失效形式是披勞斷齒.疲乏點蝕以及齒面的過雖磨損。依據(jù)齒輪的受力狀況和失效分析可知.齒輪一般都需經(jīng)過適肖的熱處理.以提高承裁力氣和延長使用壽命.齒輪在熱處理后應滿足以下性能耍求：D窩的彎曲疲乏強度和接觸疲乏強度(抗披勞點蝕幾齒面具有較高的玦度和耐磨性.齒輪心部具有足夠的強度和韌性.齒輪的材料及熱處理對齒輪的內(nèi)在質(zhì)址和使用性能都有很大的影響，鍛鋼.鑄鋼、鑄鐵.有色金屬及非金屬材料都可用來制造齒輪.乞種熱處理方法.如漆碳、滲氮、碳氮共港.外表淬火、調(diào)質(zhì)和正火竽?在齒輪制造中都彼應用.閔此.齒輪的選材和熱處理方法的選用較其它寥件復朵，這就潘耍設計人員依據(jù)齒輪用枚力氣的不冋.合理選擇材料和毛坯及熱處理工藝.并制定相應的工藝路線?用最經(jīng)濟的方法最大限度地發(fā)揮材料的潛能.做到“物盡其用常用齒輪材料及熱處理工藝的選擇2.1鍛鋼鍛鋼應用最廣泛.通常車耍用途的齒輪大多承受鍛鋼制作。依據(jù)承我力氣的大小不I可.選擇的材料及熱處理工藝又有所不何。(D高承裁力氣的重耍齒輪這類齒輪有汽車、拖拉機.靡托車、礦山機械及航空發(fā)動機零齒輪，D齒輪來增加扭轉力矩.且調(diào)整左右購車輪的轉速.并將發(fā)動機動力傳給主動輪?推動汽車.拖拉機運行?所以傳遞功率.沖擊力及摩擦壓力都很大?匸作條件比較惡劣。因此在耐廉性.疲乏強度.心部強度和沖擊韌性等方面的耍求均比較高。實踐證明.選用滲碳鋼經(jīng)滲碳.淬火及低溫回火啟便用最為適宜。袴碳齒輪一般承受介金禱碳鋼.而不承受碳索鋼?由于磯索鋼漆碳后淬火時耍用水作淬火劑.變形址20Cr20CrMnTi＞30CrMnTi鋼；其工藝路線一般為：備料一一鍛造一一正火一一機械粗加工、半稱加工——港碳+淬火+低溫回火一一噴丸一一較正一一將加工?保證淬火后得到高的諛度(5S-62HRC).提高耐磨性和接觸疲乏強度.心部玦度可達30-15HRC,并具有足夠的強度和韌性：噴丸可增大漆碳表屋的壓應力.提高披勞強度.并可淸除氣化皮，2)航空發(fā)動機齒輪承受高速和垂載.比汽車.拖拉機齒輪的匸作條件更為惡劣.除耍求高的耐疲乏性外.還耍求齒輪的心部具有高的強12CrNi3A.12Cr2Ni1A18Q215CrXn2S￡MoA18Cr2NilWA.這卿種鋼的切削加匸性能較塞其工藝路線一般為：備料一一鍛造一一調(diào)質(zhì)處理一一機械粗加工、半將加工——漆碳——鬲溫回火——機械加工——祥火專低溫回火——機械將加工一一檢驗在此工藝中?由f12CrNi3As12Cr2Ni4A.18Cr2Ni4WA35HRC以下.改善切削加匸性能.由于不漆碳表而未經(jīng)鍍銅防漆?因此漆碳后進展高溫回火.降低喚度.便于切去不漆碳外表的漆碳空，作者簡介：李玉平(1965江西豐城人.副教授.主耍從爭機械制造的硏究。中等承裁力氣的齒輪這類齒輪的代表是金屬切削機床齒輪：機床齒輪大多用于齒輪箱.主耍用于傳遞動力.轉變運動速度和方向?匸作條件較好.救荷不大?40鋼.45鋼、40Cc42SiMn40鋼.45鋼用于中小載荷機床齒輪,如床頭箱.溜板箱齒輪等,10Cr,42S￡Xn等用于高速.高裁的機床的走刀箱.變速箱齒輪。其工藝路線一般為：備料——鍛造——正火——機掖粗加1：——調(diào)質(zhì)——機械半精加工——高頻感應淬火+低溫回火一一磨削ill1改善齒輪表商加工質(zhì)址：調(diào)質(zhì)的目的繪為門是尚齒輪心部的綜合力學性能.以承受交變彎曲應力和沖擊我荷?還可削減高頻淬火變形；高頻感應淬火及低溫回火是打算齒輪外表性能的關鍵匸序?高頻感應淬火可捉高齒輪外表的諛度和耐磨性.并便齒輪外表具有剩余圧賊力.從而提高抗披勞點蝕的力氣。低溫回火是為了消退淬火應力.防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高抗沖擊力氣，對于中等承裁力氣的高將度齒輪，3SCrXnAl專用滲氮鋼.進展?jié)B氮處理。較低承裁力氣的齒輪較低承救力氣的齒輪一般選用中碳鋼(10.15)或低合僉中碳鋼(10Cr,lOMn.40B鄒｝制造.進展凋質(zhì)處理?凋質(zhì)后駛度約為200-300HB.70-120HB).對齒輪的使用壽命有利，其工藝路線一般為：備料一一鍛造一一正火——機械粗加工一一調(diào)質(zhì)——機械精加工由于調(diào)質(zhì)齒輪表而諛度低.而且也不存在外表斥賊力.故其承我力氣和疲乏強度都比較低?但因調(diào)質(zhì)齒輪切削加匸后不再進展熱處理.能保證齒輪的制造蒂度.故對大型齒輪特別適宜.削減了淬火引起的變形(一般認為@350=n以下為小齒輪.2350^-eiOOOzo為大型齒輪.?IOOOH以上為特大肉輪〉。在該工藝過程屮.正火處理的目的也是消退鍛造應力.均勻組織.使同批坯料硬度一樣.利于切削加匸改善齒輪外表加」:質(zhì)址。大型齒輪