常用齒輪材料及其力學(xué)性能

1、9.10齒輪常用材料及許用應(yīng)力為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)工作條件和材料的特點來選取。對齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達到齒輪的各種技術(shù)要求。常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼；開式低速傳動時，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵、低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材；高速齒輪易產(chǎn)生齒面點蝕，宜選用齒面硬度高的材料

2、；受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。常用的齒輪材料及其力學(xué)性能列于下表。鋼制齒輪的熱處理方法主要有以下幾種： 表面淬火表面淬火常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如 45、 40Cr鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為4055HRC。特點是抗疲勞點蝕、抗膠合能力高。耐磨性好；由于齒心部分未淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。 滲碳淬火滲碳淬火常用于低碳鋼和低碳含金鋼，如 20、 20Cr鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達5662HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強度和齒面接觸強度高，耐磨性較好，常用

3、于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進行磨削加工。 滲氮 滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進行其他熱處理，齒面硬度可達700900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼，如38CrMoAl等。 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鑰，如45、40Cr、35SiMn鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為220280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進行。正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機械強度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正

4、火處理。根據(jù)熱處理后齒面硬度的不同，齒輪可分為軟齒面齒輪（350HBS）和硬齒面齒輪（350HBS）。一般要求的齒輪傳動可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性，并使配對的大小齒輪壽命相當(dāng)，通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出3050HBS。對于高速、重載或重要的齒輪傳動，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。常用齒輪材料及其力學(xué)性能類別材料牌號熱處理方法抗拉強度b/MPa屈服點s/MPa硬度(HBS或HRC 優(yōu)質(zhì)碳素鋼35正火500270150180HBS調(diào)質(zhì)550294190230HBS45正火588294169217HBS調(diào)質(zhì)647373229286HBS表面淬火4050HRC50正火628373180220HBS合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr調(diào)質(zhì)700500240258HBS表面淬火4855HRC35SiMn調(diào)質(zhì)750450217269HBS表面淬火4555HRC40MnB調(diào)質(zhì)735490241286HBS表面淬火4555HRC20Cr滲碳淬火后回火6373925662HRC20CrMnTi10798345662HRC38CrMnAlA滲氮980834>850HV鑄鋼ZG45正火580320156217HBSZG55650350169229HBS灰鑄鋼HT300 300 185278HBSHT350350 202304HBS球墨鑄鐵Q