齒輪硬度要求

1、二、典型零部件選材及工藝解析金屬資料、高分子資料、陶瓷資料及復合資料是目前的主要工程資料。高分子資料的強度、剛度較低、易老化，一般不能夠用于制作承受載荷較大的機械部件。但其減振性好，耐磨性較好，適于制作受力小、減振、耐磨、密封部件，如輕載齒輪、輪胎等。陶瓷資料硬而脆，一般也不能夠用于制作重要的受力零部件。但其擁有高熔點、高硬度、耐蝕性好、紅硬性高等特點，可用于制作高溫下工作的零部件、耐磨耐蝕零部件及切削刀具等。復合資料戰(zhàn)勝了高分子資料和陶瓷資料的不足，擁有高比強度、高減振性、高抗疲倦能力、高耐磨性等優(yōu)異性能，是一種很有發(fā)展前途的工程資料。與以上三類工程資料對照，金屬資料擁有優(yōu)異的使用性能和工藝

2、性能，積蓄量大，生產成本比較低、廣泛用于制作各種重要的機械部件和工程構件，是機械工業(yè)中最主要、應用最廣泛的一類工程結構資料。下面介紹幾種鋼制零部件的選材及熱辦理工藝解析。齒輪類部件的選材齒輪是機械工業(yè)中應用廣泛的重要部件之一，主要用于傳達動力、調治速度或方向。1、齒輪的工作條件、主要無效形式及對性能的要求。齒輪的工作條件：嚙合齒表面承受較大的既有轉動又有滑動的強烈磨擦和接觸疲倦壓應力。傳達動力時，輪齒近似于懸臂梁，輪齒根部承受較大的波折疲倦應力。換擋、啟動、制動或嚙合不均勻時，承受沖擊載荷。齒輪的主要無效形式：斷齒：除因過載（主若是沖擊載荷過大）產生斷齒外，大多數(shù)情況下的斷齒，是由于傳達動力時

3、，在齒根部產生的波折疲倦應力造成的。齒面磨損：由于齒面接觸區(qū)的磨擦，使齒厚變小、齒隙加大。接觸疲倦；在交變接觸應力作用下，齒面產生微裂紋，遂漸剝落，形成麻點。對齒輪資料的性能要求：高的波折疲倦強度；高的耐磨性和接觸疲倦強度；輪齒心部要有足夠的強度和韌性。2、典型齒輪的選材機床齒輪機床齒輪的選材是依其工作條件（園周速度、載荷性質與大小、精度要求等）而定的。表13-3列出了機床齒輪的選材及熱辦理。表13-3機床齒輪的選材及熱辦理序號齒輪工作條件在低載荷下工作，要求耐磨性好的齒輪低速（0.1m/s）、低載荷下工作的不重要的變速箱齒輪和掛輪架齒輪低速（0.1m/s）、低載荷下工作的齒輪（如車床溜板上的

4、齒輪）中速、中載荷或大載荷下工作齒輪（如車床變速箱中的次要齒輪）速度較大或中等荷下工作的齒輪，齒部硬度要求較高（如鉆床變速箱中的次要齒輪）高速、中等載荷，要求齒面硬度高的齒輪（如磨床砂輪箱齒輪）鋼種熱辦理工藝硬度要求9009500C滲碳，直接淬火，或5863HRC7808000C水冷，1802000C回火458408600C正火156217HB458208400C水冷，5005500C回200250HB火45高頻加熱，水冷，3003400C回4550HRC火高頻加熱，水冷，2402300C回5055HRC火高頻加熱，水冷，1802000C回5460HRC火速度不大，中等載荷，斷面較大的齒輪（如

5、銑床工作面變速箱齒輪、立車齒輪）中等速度（24m/s）、中等載荷下工作的高速機床走刀箱、變速箱齒輪高速、高載荷、齒部要求高硬度的齒輪高速、中載荷、受沖擊、模數(shù)6的齒輪（如立車上的重要齒輪）高速、重載荷、形狀復雜，要求熱辦理變形小的齒輪在不高載荷下工作的大型齒輪40Cr42SiMn45MnB40Cr42SiMn40CrSiMn20Cr20Mn2B20SiMnVB20CrMnTi38CrMoAl38CrAl50Mn265Mn8408600C油冷，6006500C回火調質后高頻加熱，乳化液冷卻，2603000C回火調質后高頻加熱，乳化液冷卻，1802000C回火，9009500C滲碳，直接淬火，或8

6、008200C油淬，1802000C回火9009500C滲碳，降溫至8208500C淬火，1802000C回火正火或調質后5105500C氮化8208400C空冷200230HB5055HRC5460HRC5863HRC5863HRC850HV以上241HB機床傳動齒輪工作時受力不大，工作較平穩(wěn)，沒有強烈沖擊，對強度和韌性的要求都不太高，一般用中碳鋼（例如45鋼）經正火或調質后，再經高頻感覺加熱表面淬火增強，提高耐磨性，表面硬度可達5258HRC。對于性能要求較高的齒輪，可選用中碳合金鋼（例14傳動精度高，要求擁有必然耐磨性的35CrMo8508700C空冷，6006500C回大齒輪火（熱辦理

7、后精切齒形）鑄造正火粗機械加工調質精機械加工高頻淬火+低溫回火裝置。255302HB如40Cr等）。其工藝路線為：備料正火工序作為預備熱辦理，可改進組織，除掉鑄造應力，調整硬度便于機械加工，并為后續(xù)的調質工序做好組織準備。正火后硬度一般為180207HB，其切削加工性能好。經調質辦理后可獲得較高的綜合力學性能，提高齒輪心部的強度和韌性，以承受較大的波折應力和沖擊載荷。調質后的硬度為3348HRC。高頻淬火+低溫回火可提高齒輪表面的硬度和耐磨性，提高齒輪表面接觸疲倦強度。高頻加熱表面淬火加熱速度快，淬火后脫碳傾向和淬火變形小，同時齒面硬度比一般淬火高約2HRC，表面形成壓應力層，從而提高齒輪的疲

8、倦強度。齒輪使用狀態(tài)下的顯微組織為：表面是回火馬氏體+節(jié)余奧氏體，心部是回火索氏體。汽車、拖拉機齒輪汽車、拖拉機齒輪的選材及熱辦理詳見表13-4。表13-4汽車、拖拉機齒輪常用鋼種及熱辦理熱辦理序號齒輪種類常用鋼種主要工技術條件序汽車變速箱和分1動箱齒輪汽車驅動橋主動及從動圓柱齒輪2汽車驅動橋主動及從動圓錐齒輪汽車驅動橋差速器行星及半軸齒輪20CrMnTi滲碳20CrMo等（淺40Cr層）碳氮共滲20CrMnTi滲碳20CrMo20CrMnTi滲碳20CrMnMo20CrMnTi20CrMo滲碳20CrMnMo灰口鑄鐵層深：mn3時，；3mn5時，齒面硬度：58-64HRC心部硬度：mn5時,

9、32-45HRC；mn5時，29-45HRC層深：0.2mm表面硬度：51-61HRC滲層深度按圖紙要求，硬要求同序號1中滲碳工序層深：ms5時；5ms8時，齒面硬度：58-64HRC心部硬度：ms8時，32-45HRC；ms8時，29-45HRC同序號1滲碳的技術條件4汽車發(fā)動機凸輪HT180170-229HB軸齒輪HT200汽車曲軸正時齒35、40、45正火149-179HB5輪調質207-241HB40Cr15Cr20Cr層深：6汽車起動機齒輪20CrMo滲碳表面硬度：58-63HRC15CrMnM,心部硬度：33-43HRC20CrMnTi（淺7汽車里程表齒輪20層）碳層深：氮共滲拖拉

10、機傳動齒輪，動力傳動裝置中8的圓柱齒輪，圓錐齒輪及軸齒輪拖拉機曲軸正時齒輪，凸輪軸齒9輪，噴油泵驅動齒輪20Cr20CrMo,層深：模數(shù)的0.18倍，但2.1mm20CrMnMo滲碳各種齒輪滲層深度的上下限0.5mm,硬度要求序號20CrMnTi,1、230CrMnTi40Cr,（淺層）碳同序號1中碳氮共滲的技術條件40Cr氮共滲45正火156-217HB調質217-255HB灰口鑄鐵170-229HBHT18010汽車拖拉機油泵調質28-35HRC40，45齒輪?mn法向模數(shù)；ms端面模數(shù)與機床齒輪比較，汽車、拖拉機齒輪工作時受力較大，受沖擊頻頻，所以對性能的要求較高。這類齒輪平時使用合金滲

11、碳鋼（比方：20CrMnTi、20MnVB）制造。其工藝路線為：備料鑄造正火機械加工滲碳淬火+低溫回大噴丸磨削裝置。正火辦理的作用與機床齒輪相同。經滲碳、淬火+低溫回火后，齒面硬度可達5862HRC，心部硬度為3545HRC。齒輪的耐沖擊能力、波折疲倦強度和接觸疲倦強度均相應提高。噴丸辦理能使齒面硬度提高約23HRC，并提高齒面的壓應力，進一步提高接觸疲倦強度。齒輪在使用狀態(tài)下的顯微組織為：表面是回火馬氏體+節(jié)余奧氏體+碳化物顆粒，心部淬透時是低碳回火馬氏體（+鐵素體），未淬透時，是索氏體+鐵素體。軸類零部件的選材軸是機械工業(yè)中最基礎的零部件之一，主要用以支承傳動零部件并傳達運動和動力。1、軸

12、的工作條件，主要無效形式及對性能的要求。軸的工作條件：傳達扭矩，承受交變扭轉載荷作用。同時也經常承受交變波折載荷或拉、壓載荷的作用。軸頸承受較大的磨擦。承受必然的過載或沖擊載荷。軸的主要無效形式：疲倦斷裂由于受交變的扭轉載荷和波折疲倦載荷的長遠作用，造成軸的疲倦斷裂，這是最主要的無效形式。斷裂無效由于受過載或沖擊載荷的作用，造成軸折斷或扭斷。磨損無效軸頸或花鍵處的過分磨損使形狀、尺寸發(fā)生變化。對軸用資料的性能要求：高的疲倦強度，以防范疲倦斷裂。優(yōu)異的綜合力學性能，以防范沖擊或過載斷裂。優(yōu)異的耐磨性，以防范軸頸磨損。2、典型軸的選材對軸類零部件進行選材時，應依照工作條件和技術要求來決定。承受中等

13、載荷，轉速又不高的軸，大多項選擇用中碳鋼（比方45鋼），進行調質或正火辦理。對于要求高一些的軸，可采用合金調質鋼（比方40Cr）并進行調質辦理。對要求耐磨的軸頸和錐孔部位，在調質辦理后需進行表面淬火。當軸承受重載荷、高轉速、大沖擊時，應采用合金滲碳鋼（比方20CrMnTi）進行滲碳淬火辦理。機床主軸圖13-8為C620車床主軸簡圖。該主軸承受交變扭轉和波折載荷。但載荷和轉速不高，沖擊載荷也不大。軸頸和錐孔處有磨擦。按以上解析，C620車床主軸可采用45鋼，經調質辦理后，硬度為220250HB，軸頸和錐孔需進行表面淬火，硬度為4654HRC。其工藝路圖13-8C620車床主軸簡圖線為：備料鑄造正

14、火粗機械加工調質精機械加工表面淬火+低溫回火磨削裝置。正火可改進組織、消除鑄造弊端，調整硬度便于機械加工，并為調質做好組織準備。調質可獲得回火索氏體，擁有較高的綜合力學性能，提高疲倦強度和抗沖擊能力。表面淬火+低溫回火可獲得高硬度和高耐磨性。表13-5給出了機床主軸的選材和熱辦理。序號12345表13-5工作條件在轉動軸承內運轉低速、輕或中等載荷精度要求不高稍有沖擊載何在轉動軸承內運轉轉速稍高、輕或中載荷精度要求不太高沖擊、交變載荷不大在轉動或滑動軸承內低速、輕或中載荷精度要求不很高有必然的沖擊、交變載荷在轉動軸承內運轉中等載荷、轉速略高精度要求較高交變、沖擊載荷較小在滑動軸承內運轉中或重載荷

15、、轉速略高精度要求較高有較高的交變、沖擊載荷依照工作條件介紹采用的機床主軸資料及其熱辦理工藝采用鋼號熱辦理工藝硬度要求應用舉例45調質：8208400C淬火，5505800C回220250HB一般簡單機火床主軸整體淬硬：8208400水淬，35040004045HRC回火正火或調質后局部淬火正火：8408600空冷229HB龍門銑床、45立式銑床、220250HB小型立式車調質：8208400水淬，5505800C回火床的主軸4651HRC局部淬火：8208400水淬，2402800回火正火或調質后軸頸部分表面淬火正火：8408600空冷229HBCW61100、00C回火220250HBCB

16、3463、45調質：820840水淬,550580CA6140、軸頸表面淬火：4657HRCC61200等重型車床主軸8609000（表面）高頻淬火（水淬），1602500C回火整體淬硬：8305800C油淬，3604000C4045HRC回火40r調質后局部淬硬滾齒機、銑40MnB調質：8408600C油淬，6006500C回220250HB齒機、組合火機床的主軸40MnVB局部淬硬：8308500C油淬，2803200C4651HRC回火40Cr調質后軸頸表面淬火220280HB銑床、C6132調質：8408600C油淬，5406200C回40MnB火車床主軸，M7475B磨床40MnVB

17、軸頸淬火：8608800C高頻淬火，乳化4655HRC砂輪主軸液冷，1602800C回火在轉動或滑動軸承內運轉6輕、中載荷，轉速較低在滑動軸承內運轉中等或重載荷要求軸頸部分有更高的耐磨性精度很高有較高的交變應力，沖擊載荷較小工作條件同上，但表面硬度要求更高動軸承內運轉等載荷、轉速很高9精度要求不很高有很高的交變、沖擊載荷在滑動軸承內運轉中等載荷、轉速很高10精度要求不很高沖擊載何不大，但交變應力較高在滑動軸承內運轉重載荷，轉速很高11高的沖擊載荷很高的交交應力50Mn2正火：820840空冷S241HB重型機床主軸65Mn調質后軸頸和方頭處局部淬火250280HBM1450磨床主軸調質：790

18、8200C油淬，5806200C回5661HRC火5055HRC0軸頸淬火820840C高頻淬火,200220C回火00頭部淬火：790820C油淬，260300C調質后軸頸和方頭處局部淬火GCr15調質：8408600C油淬，6506800C回250280HBMQ1420火MB1432A磨9Mn2V50HRC局部淬火：8408600C油淬,1602000C床砂輪主軸回火M1G1432高調質后滲氮260HB精度磨床砂輪主軸、00T4240A坐標38CrMoAlA調質：930950C油淬，630650C回850HV鏜床主軸、火C215056多0（表面）軸自動車床中心軸、T68滲氮：510560C

19、滲氮鏜桿20Cr滲碳淬火Y236刨齒20Mn2B9109400C滲碳表面機、Y58插齒機主軸，外20MnVB7908200C淬火（油）59HRC圓磨床頭架主軸和內圓磨床主軸20CrMnTi1602000C回火滲碳淬火Y7163齒輪20CrMnTi910-9400C滲碳表面磨床，、CG1107車12CrNi3320-3400C油淬59HRC床、SG8030精美車床主軸160-2000C回火資料本源：合金剛手冊下冊第三分冊，治金工業(yè)初版,1979年版。汽輪機主軸汽輪機主軸尺寸大、工作負荷大，承受波折、扭轉載荷及離心力和溫度的聯(lián)合作用。汽輪機主軸的主要無效方式是蠕變變形和由白點、夾雜、焊接裂紋等弊端

20、引起的低應力脆斷、疲倦斷裂或應力腐化開裂。所以對汽輪機主軸資料除要求其在性能上擁有高的強度和足夠的塑韌性外，還要求其鍛件中不出現(xiàn)較大的夾雜、白點、焊接裂紋等弊端。對于在500以上工作的主軸還要求其資料擁有必然的高溫強度。依照汽輪機的功率和主軸工作溫度的不相同，所采用的資料也不相同。對于工作在450以下的資料，可不用考慮高溫強度，若是汽輪機功率較?。?2000kW），且主軸尺寸較大，則須采用35CrMo鋼，以提高淬透性。對于工作在500以上的主軸，由于汽輪機功率大（125000kW），要求高溫強度高，需采用珠光體耐熱鋼，平時高中壓主軸采用25CrMoVA或27Cr2MoVA鋼，低壓主軸采用15C

21、rMo或17CrMoV鋼。對于工作溫度更高，要求更高高溫強度的主軸，可采用珠光體耐熱鋼20Cr3MoWV（540）或鐵基耐熱合金Cr14Ni26MoTi（650）、Cr14Ni35MoWTiAl（680）制造。氣輪機主軸的工藝路線為：備料鑄造第一次正火去氫辦理第二次正火高溫回火機械加工成品。第一次正火可除掉鑄造內應力；去氫辦理的目的是使氫從鍛件中擴散出去，防范產生白點；第二次正火是為了細化組織，提高高溫強度；高溫回火是為了除掉正火產生的內應力，使合金元素分布更趨合理（V、Ti充分進入碳化物，Mo充分溶入鐵素體），從而進一步提高升溫強度。內燃機曲軸曲軸是內燃機的脊梁骨，工作時受交變的扭轉、波折載

22、荷以及振動和沖擊力的作用。按內燃機的轉速不相同可采用不同的資料。平時低速內燃機曲軸采用正火態(tài)的45鋼或球黑鑄鐵；中速的內燃機曲軸采用調質態(tài)的45鋼、調質態(tài)的中碳合金鋼（比方40Cr）或球墨鑄鐵。高速內燃機曲軸采用強度級別再高一些的合金鋼（比方42CrMo等）。內燃機曲軸的工藝路線為：備料鑄造正火粗機械加工調質精機械加工軸頸表面淬火+低溫回火磨削裝置。各熱辦理工序的作用與機床主軸的相同。近來幾年來常采用球墨鑄鐵代替45鋼制作曲軸，其工藝路線為：備料熔煉鑄造正火高溫回火機械加工軸頸表面淬火+低溫回火裝置。鑄造質量是球墨鑄鐵的要點，第一要保證鑄鐵的球化優(yōu)異、無鑄造弊端，爾后再經風冷正火，以增添組織中

23、的珠光體含量并細化珠光體，提高其強度，硬度和耐磨性，高溫回火的目的是除掉正火所造成的內應力。汽輪機葉片的選材葉片是汽輪機的要點部件，它直接起著將蒸汽或燃氣的熱能轉變?yōu)闄C械能的作用。1、葉片的工作條件、無效方式及性能要求葉片的工作條件：受蒸汽或燃氣彎矩的作用；承受中、高壓過熱蒸汽的沖刷或濕蒸汽的電化學腐化或高溫燃氣的氧化和腐化；受濕蒸汽中的水滴或燃氣中的雜質磨損；氣流作用的頻率與葉片自振頻率相等時產生的共振力的作用。葉片的無效方式：葉片的無效方式為蠕變變形、斷裂（包括振動疲倦斷裂、應力腐化開裂、蠕變疲倦斷裂及熱疲倦開裂）和表面?zhèn)Γòㄑ趸?、電化學腐化和磨損）。對葉片的性能要求：高的室平易高溫強

24、度、塑性及韌性，以防范蠕變變形和疲倦斷裂；高的化學牢固性，以防范氧化、腐化及應力腐化開裂；導熱性好，熱膨脹系數(shù)小，以防范熱疲倦破壞；耐磨性好，以防范沖刷磨損和機械磨損；減振性好，以防范共振疲倦破壞；優(yōu)異的冷、熱加工性能，以利于葉片成型、提高生產效率。2、葉片的選材及熱辦理葉片資料的選擇主要取決于工作溫度。對于中、低壓汽輪機，葉片工作溫度不高（500），其無效的主要方式不是蠕變，而是共振疲倦和應力腐化開裂，所以，除在結構設計上防范共振外，應采用減振性能好的1Cr13和2Cr13馬氏體不銹鋼。對于工作于過熱蒸汽中的前級葉片，雖溫度較高（450475），但腐化不明顯，可采用低合金鋼20CrMo進行氮

25、化、鍍硬鉻或堆焊硬質合金。汽輪機后級葉片的工藝路線為：備料模鍛退火機械加工調質熱整形去應力退火機械加工葉片根鍍硬鉻拋光磁粉探傷成品。退火是為了除掉鑄造應力，細化組織，改進切削加工性能，為調質作組織準備；調質是為了使葉片獲得優(yōu)異的綜合力學性能和高溫強度；熱整形可提高葉片精度，校正熱辦理變形；去應力退火是為了除掉熱整形內應力；鍍硬鉻是為了提高抗氧化和耐蝕性。對于高壓汽輪機，葉片工作溫度高于500，蠕變破壞是其無效的主要方式，1Cr13鋼已不能夠滿足熱強性要求，應采用奧氏體耐熱鋼1Cr18Ni9Ti。工作溫度低于600的高壓汽輪機葉片也可采用馬氏體耐熱鋼5Cr11MoV、15Cr12WMoV、15C

26、r12WMoVNbB、18Cr12WMoVNb。對于燃氣輪機葉片，因工作溫度更高，其主要無效方式為蠕變和熱疲倦破壞。當葉片工作溫度低于650時，可選用奧氏體耐熱鋼1Cr17Ni13W、1Cr14Ni18W2NbBRE。在700750時，采用Cr14Ni40MoWTiAl或鐵基高溫合金。高于750，可采用鎳基耐熱合金Ni80Cr20或鎳基高溫合金。近來幾年來，鎳基高溫合金的精美鑄造、精美模鍛、爆炸成形等新工藝已應用于燃氣輪機葉片，TaC及NbC纖維增強鎳基合金復合資料、SiC及Si3N4等新式陶瓷資料應用于燃氣輪機葉片的研究也正在進行中。范圍本標準規(guī)定了圓柱齒輪減速器的通用技術條件。本標準適用于

27、低速級中心距1000mm的單級、兩級和三級圓柱齒輪減速器（以下簡稱減速器），也適用于低速級轉架半徑R300mm的單級、兩級和三級行星齒輪減速器（以下簡稱減速器）。引用標準以下標準所包括的條則，經過在本標準中引用而構成為本標準的條則。本標準初版時，所示版本均為有效。所有標準都會被校正，使用本標準的各方應商議使用以下標準最新版本的可能性。GB1911990包裝儲運圖示標志GB/T11841996形狀和地址公差未注公差值GB/T34801988圓柱齒輪承載能力計算GB/T48791985防銹包裝GB/T64041986齒輪裝置噪聲聲功率級測定方法GB/T100951988漸開線圓柱齒輪精度GB/T1

28、13681989齒輪傳動裝置干凈度GB/T133061991標牌GB/T133841992機電產品包裝通用技術條件JB/T5000.41998重型機械通用技術條件鑄鐵件JB/T5000.81998重型機械通用技術條件鍛件JB/T5000.91998重型機械通用技術條件切削加工件JB/T5000.121998重型機械通用技術條件涂裝JB/T88311999工業(yè)齒輪潤滑油采用方法JB/T88531999圓柱齒輪減速器JB/T9050.31999圓柱齒輪減速器加載試驗方法3技術要求3.1總技術要求減速器贊同以下范圍內正常工作：環(huán)境溫度為-40+40；注：當環(huán)境溫度低于0質量高出20kg注括號內數(shù)值適

29、用于硬齒面齒輪。氮化齒輪齒面表面粗糙度Ra為1.6m。磨齒齒輪應作齒頂修緣滾齒齒輪精滾時一般應采用修緣滾刀。磨齒齒輪副小齒輪作齒向修形。齒向修形尺寸見圖1和式（1）、式（2）：式中：S齒向修形量，m；F齒向誤差贊同值，弘m；b1小齒輪齒寬，mm；b2大齒輪齒寬，mm；b大小齒輪寬差，mm；b1小齒輪的齒向修形長度，mm。試驗與檢驗4.1減速器的試驗應吻合JB/T9053.3的規(guī)定。4.2減速器生產廠應擁有完滿的檢查記錄檔案。合格產品應簽發(fā)合格證。標志、包裝、運輸及儲藏5.1每臺產品須在明顯地址固定標牌，其要求應吻合GB/T13306的規(guī)定，并注明：產品型號、名稱；主要技術參數(shù)（如轉速、功率、轉矩、重量等）；出廠日期；產品編號；制造廠名