常用齿轮材料及其力学性能.pdf

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1、常用齿轮材料及其力学性能常用齿轮材料及其力学性能为了 保证齿 轮工作 的可靠性，提 高其使 用寿命，齿轮的材 料及其 热处理 应根据工 作条件和材料 的特点 来选取。对对齿轮齿轮 材材料的料的 基基本要本要 求求是是：应使齿面具有 足够的硬 度和耐 磨性，齿心具有 足够的 韧性，以防 止齿面 的各种 失效，同 时应具 有良好 的冷、热 加工的 工艺性，以达到 齿轮的 各种技术要 求。常用 的齿轮 材料为 各种牌号 的优质 碳素结 构钢、合 金结构 钢、铸 钢、铸铁 和非金 属材料等。一般多 采用锻 件或轧制 钢材。当齿轮 结构尺寸 较大，轮坯不 易锻造时，可采 用铸钢；开 式低速 传动时，可采

2、用 灰铸铁 或球墨 铸铁、低 速重载 的齿轮 易产 生齿 面塑性 变形，轮齿 也易折 断，宜 选用综合 性能较 好的钢 材；高速 齿轮易 产生齿 面点蚀，宜选用 齿面硬度高 的材料；受冲 击载荷的 齿轮，宜选用 韧性好的 材料。对高速、轻载而 又要求 低噪声的齿 轮传动，也可 采用非金 属材料、如夹 布胶木、尼龙等。常用 的齿轮材 料及其 力学性能列 于下表。钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：表面淬火表面淬火表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、40Cr 钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为 4055HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮仍有足够的韧性，

3、能承受不大的冲击载荷。渗碳淬火渗碳淬火渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、20Cr 钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达5662HRC，而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。渗氮渗氮渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达 700900HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl 等。调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、40Cr、35SiMn 钢等。调

4、质处理后齿面硬度一般为 220280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。正火正火正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。根据热处理后 齿面硬 度的不同，齿轮 可分为 软齿面齿轮（350HBS）和硬齿面齿 轮（350HBS）。一般要求的齿轮传动 可采用 软齿面 齿轮。为 了减小 胶合的 可能性，并使配 对的大小齿 轮寿命 相当，通常使小齿 轮齿面 硬度比 大齿轮齿 面硬度 高出 3050HBS。对于高速、重载 或重要 的齿轮 传动，可 采用硬 齿面齿 轮组合，齿面硬 度可大 致相同。常用齿轮材料及

5、其力学性能类别材料牌号35热处理方法正火调质正火调质表面淬火正火调质表面淬火调质表面淬火调质表面淬火渗碳淬火后回火渗氮正火抗拉强度b/MPa5005505886476287007507356371079980580650300350600700100屈服点 s/MPa270294294373373500450490392834834320350硬度(HBS 或 HRC)150180HBS190230HBS169217HBS229286HBS4050HRC180220HBS240258HBS4855HRC217269HBS4555HRC241286HBS4555HRC5662HRC5662HRC850HV156217HBS169229HBS185278HBS202304HBS190270HBS225305HBS2535HBS优质碳素钢455040Cr35SiMn合金结构钢40MnB20Cr20CrMnTi38CrMnAlAZG45ZG55HT300HT350QT600-3Qt700-2夹布胶木铸钢灰铸钢球墨铸铁非金属370420