齿轮硬度要求
齿轮硬度要求
齿轮硬度要求 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】二、典型零部件选材及工艺分析金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前的主要工程材料。
高分子材料的强度、刚度较低、易老化，一般不能用于制作承受载荷较大的机械零件。
但其减振性好，耐磨性较好，适于制作受力小、减振、耐磨、密封零件，如轻载齿轮、轮胎等。
陶瓷材料硬而脆，一般也不能用于制作重要的受力零部件。
但其具有高熔点、高硬度、耐蚀性好、红硬性高等特点，可用于制作高温下工作的零部件、耐磨耐蚀零部件及切削刀具等。
复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，具有高比强度、高减振性、高抗疲劳能力、高耐磨性等优异性能，是一种很有发展前途的工程材料。
与以上三类工程材料相比，金属材料具有优良的使用性能和工艺性能，储藏量大，生产成本比较低、广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件，是机械工业中最主要、应用最广泛的一类工程结构材料。
下面介绍几种钢制零部件的选材及热处理工艺分析。
㈠齿轮类零件的选材齿轮是机械工业中应用广泛的重要零件之一，主要用于传递动力、调节速度或方向。
1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。
⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。
②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。
③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。
⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。
②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。
③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。
⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。
2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。
球磨机小齿轮(含轴)技术要求03.21
球磨机小齿轮（含轴）技术要求一、简介：大唐安阳发电厂#9、#10炉磨煤机为MTZ3560(TDM350/600)型，筒体直径为3500mm,筒体长度为6000mm，筒体转速为17.57（rpm）,磨煤机电机型号为Y630-1-6型，功率为1000KW。
二、供货范围：1、卖方负责生产加工两件小齿轮，包括与齿轮配套的轴。
三、技术要求：1.小齿轮参数：齿数Z=25，模数Mn=26；小齿轮材质：37SiMn2MoV；轴材质：#45钢；图号：KH459.24；加工精度等级：988KL 。
2.小齿轮热处理调质硬度HB228～269，齿面淬火后硬度HRC40～45。
3.质量标准根据有关国家、制造厂及企业应符合JB/ZQ4000标准及磨煤机小齿轮图纸要求。
4.卖方应负责将小齿轮与轴装配在一起。
5.卖方应提供出厂产品合格证。
四、安全措施和质量保证：1.球磨机小齿轮使用寿命不少于3年，在寿命期限内由于小齿轮加工质量原因导致无法使用，卖方负责处理。
2.质保期为一年，质保期内因生产方产品质量或制造工艺原因引起齿轮无法使用，由生产方负责重新加工新小齿轮进行更换处理。
3.小齿轮加工完毕到货后，进行齿面硬度检测，如果检测硬度未在HRC40～45范围内，考核卖方2000元。
要求卖方重新进行调质处理，直至合格。
4.小齿轮的材质是37SiMn2MoV，化学元素含量是碳 C ：0.33～0.39 硅Si：0.60～0.90锰 Mn：1.60～1.90 硫 S ：≤0.35 磷 P ：≤0.35 铬 Cr：≤0.30镍 Ni：≤0.30铜 Cu：≤0.30钒 V ：0.60～0.90钼 Mo：0.60～1.50 加工好齿轮后到厂买方对小齿轮材质进行验收，验收不合格考核卖方3000元，并要求卖方重新加工制造。
五、供货周期：1、签订合同后，一个月内供货。
超出供货周期每推迟一天考核1000元。
常用的齿轮材料
一、常用的齿轮材料是钢、铸铁和非金属材料。
1、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(0.15～0.6)%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。
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。
2、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。
20crmnmo齿轮的工作条件
1. 概述20CrMnMo是一种常用的合金结构钢，具有较高的强度和硬度，广泛用于制造各种齿轮零件。
在实际工作中，齿轮通常处于高强度、高速度、高温度等苛刻的工作条件下。
了解20CrMnMo齿轮在不同工作条件下的性能表现对于提高齿轮的使用寿命具有重要意义。
2. 高强度要求在工程机械、汽车、航空航天等领域，20CrMnMo齿轮通常需要承受较高的载荷和冲击。
这就要求齿轮材料具有足够的强度和韧性，以保证齿轮在工作中不易发生断裂或变形。
20CrMnMo钢具有较高的强度，可以满足齿轮在高载荷和冲击下的使用要求。
3. 高速度要求在一些工业设备中，齿轮需要以较高的转速工作，这就对齿轮的耐磨性能提出了较高的要求。
20CrMnMo齿轮具有良好的耐磨性能，可以适应高速度工作条件下的需求。
4. 高温度要求在一些特殊环境中，齿轮可能需要在较高的温度下工作，例如高温熔炼设备、高温润滑环境等。
20CrMnMo合金结构钢具有较好的高温强度和热稳定性，能够适应高温工作条件下的使用需求。
5. 总结在工程实践中，20CrMnMo齿轮的工作条件通常是多种因素综合作用的结果，需要综合考虑其强度、硬度、韧性、耐磨性、高温性能等多方面因素。
在实际设计和使用过程中，应根据具体工作条件对齿轮材料和热处理工艺进行合理的选择和设计，以确保齿轮在各种工作条件下都能够正常运行并具有较长的使用寿命。
还需注意齿轮使用过程中的维护和保养工作，及时检查和更换磨损严重的齿轮零件，以确保齿轮系统的可靠性和安全性。
6. 热处理对20CrMnMo齿轮的影响20CrMnMo齿轮在使用前通常需要经过热处理工艺，以提高其强度、硬度和耐磨性。
热处理工艺对20CrMnMo齿轮的性能具有重要影响，一般包括热处理温度、冷却速度和时效处理等环节。
6.1 热处理温度对20CrMnMo齿轮进行热处理时，热处理温度的选择对最终的组织结构和性能具有较大影响。
通常情况下，热处理温度会根据钢的化学成分和工作要求进行合理选择。
齿轮材料的基本要求
齿轮材料的基本要求齿轮作为机械传动装置中的重要部件，其材料的选择对于齿轮的使用性能和寿命具有至关重要的影响。
因此，齿轮材料的选择需要符合一定的基本要求，以确保齿轮在工作过程中具有良好的耐磨性、强度和韧性。
本文将围绕齿轮材料的基本要求展开讨论。
首先，齿轮材料需要具有良好的强度和硬度。
齿轮在传动过程中承受着较大的载荷，因此其材料需要具有足够的强度来承受这些载荷。
同时，齿轮的硬度也需要足够高，以保证其在工作过程中不易产生塑性变形和磨损。
常见的齿轮材料包括合金钢、碳素钢和不锈钢等，它们具有较高的强度和硬度，适合作为齿轮的材料。
其次，齿轮材料需要具有良好的韧性和冲击韧性。
在齿轮传动中，由于载荷的变化和工作条件的复杂性，齿轮往往会受到冲击载荷的作用，因此其材料需要具有良好的韧性和冲击韧性，以避免在工作过程中产生裂纹和断裂。
合金钢和渗碳钢等材料具有良好的韧性和冲击韧性，适合作为齿轮的材料。
此外，齿轮材料还需要具有良好的耐磨性和疲劳强度。
在齿轮传动中，齿轮往往会受到摩擦和磨损的影响，因此其材料需要具有良好的耐磨性，以延长齿轮的使用寿命。
同时，齿轮材料还需要具有良好的疲劳强度，以保证齿轮在长期使用过程中不易产生疲劳断裂。
合金钢和表面渗碳处理的材料具有良好的耐磨性和疲劳强度，适合作为齿轮的材料。
综上所述，齿轮材料的选择需要符合一定的基本要求，包括良好的强度、硬度、韧性、冲击韧性、耐磨性和疲劳强度等。
只有选择合适的材料，才能保证齿轮在工作过程中具有良好的使用性能和寿命，从而确保机械传动装置的正常运行。
因此，在进行齿轮材料的选择时，需要充分考虑这些基本要求，以确保齿轮的质量和可靠性。
减速机齿轮常用材料
一、锻钢钢的强度高，耐冲击，用热处理方法能显著改善机械性能，所有它是制造齿轮的主要材料。
由于锻造毛坯的纤维方向有利于提高轮齿的弯曲强度，所以大部分齿轮如采用锻造毛坯，只有受力小和不重要的齿轮才直接采用轧制钢材。
按照齿坯处理方法和切齿工艺，制造齿轮的钢材及热处理方法分为两大类：*类：齿面硬度HB≤350，用中碳钢45号钢、50号钢或中碳合金钢40Gr、40MnB、35SiMn等近行调质或正火处理，终切齿可在热处理后进行。
调质后，硬度不高（HB=220~250），材料的综合性能（机械强度和冲右韧性等）比较好，适用于低速、中速和中等平稳载荷下工作。
工控设备机械中的减速机齿轮多用此类。
45号钢价格低，供应充足，应用最普遍。
正火后，综合性能有所改善，但不如调质，多用于直径很大不便调质和不重要的齿轮。
选用第—类材料时，小齿轮硬度要比大齿轮硬度高出20~40HB，以使两个齿轮寿命接近相等。
第二类：齿面硬度HB≥350，用中碳钢和中碳合金钢进行表面淬火（齿面硬度HRG=50一55），或者用低碳钢和低碳合金钢进行表面掺碳淬火处理（齿面硬度HRG=58—63）。
处理后齿面硬度高;齿芯韧性好。
所以承载能力强，耐冲击，但加工困难，成本较高，减速机中应用较少。
二、铸钢当齿轮直径较大（D>400—600毫米）时，齿坯不易锻造，因而常采用铸钢齿坯并进行正火处理。
常用的牌号有ZG45及ZH50等。
三、铸铁铸铁价格低廉，能铸造出复杂的结构形状，但灰铸铁的抗弯强度及耐冲击能力较差，故只用于低速轻载的开式齿轮传动中，常用的牌号有HT15-33、HT20—40、HTr30—54等，球墨铸铁的机械性能比灰铸铁高，可部分代替碳素钢，常用的牌号有QT60-2等。
四、非金属材料高速轻载的齿轮传功，常用非金属齿轮与另一金属齿轮配合工作，以减少齿轮传动的噪音。
常用的非金属材料有酚醛层压板（夹布胶木）、尼龙等。
这种齿轮的承载能力低、寿命短，其许用载荷只有钢齿轮的25—30%。
齿轮锻钢件技术要求
齿轮锻钢件技术要求
齿轮锻钢件的技术要求包括以下几个方面：
1. 余量尺寸：齿轮锻件余量尺寸应符合国家标准。
2. 锻造比：齿轮锻件在锻造中要保证合适的锻造比，不得使用尺寸近似的圆钢锻打。
3. 材质：齿轮锻件的材质应与零件的材质一致，化学成分应符合国家标准，并出具材质单。
4. 温度：要保证正常的锻打温度，不能低温锻打或过烧。
5. 外形：锻件外形要整齐、均匀，不允许有叠皮、断裂等锻造缺陷。
6. 精度：齿轮的精度对齿轮传动性能和使用寿命有着重要影响。
根据齿轮使用场合的不同，需要选择不同精度等级的齿轮。
7. 齿面硬度：齿轮齿面硬度是根据工作载荷和转速等因素来确定的，不同硬度的齿轮适用于不同的工作条件。
8. 润滑油：齿轮传动需要润滑油，以减少齿面磨损和摩擦阻力，提高齿轮使用寿命。
9. 热处理：齿轮需要进行热处理，以改变其内部组织结构，提高其力学性能和耐久性。
10. 清洁度：齿轮应保持清洁，以防止杂质和污物对齿轮传动造成不良影响。
11. 防锈处理：齿轮应进行防锈处理，以防止其生锈和腐蚀。
以上是齿轮锻钢件的一些主要技术要求，这些要求需要根据具体的工作条件和使用要求来制定。
同时，还需要根据具体情况进行相应的实验和测试，以确保齿轮锻钢件的质量和可靠性。
齿 轮 热 处 理 技 术 要 求
齿轮热处理技术要求编制：校对：审核：批准：南京华实齿轮传动设备有限公司二零一三年十月1.齿轮件热处理技术要求1.1渗碳件热处理质量要求1.1.1 热处理1.1.1.1 预备热处理1.1.1.1.1 对于18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A,采用正火＋高温回火作为预备热处理。
1.1.1.1.2 预备热处理后，要求按照GB/T 231-2009 《金属布氏硬度试验》进行硬度检查，要求硬度170-210HBW。
热处理后硬度应均匀，单件硬度差值≤20HBW(三点），同批硬度差值≤30HBW,组织允许为均匀分布的珠光体＋铁素体＋粒状贝氏体。
1.1.1.2 渗碳准备1.1.1.2.1 热处理前要求：所有零件及吊装夹具在入炉前应彻底清洗、去油。
经清洗后的工件，表面不应有锈迹、油污、斑点等影响渗碳质量的表面缺陷。
1.1.1.2.2 工件清洗后应自然干燥或风干、烘干。
进入渗碳炉的工件应完全干燥。
1.1.1.2.3 防渗：应根据工件外形及机械加工要求对工件的非渗碳部位进行有效的防渗保护。
1.1.1.3 渗碳＋淬火＋低温回火＋喷丸1.1.1.3.1 渗碳应采用可控气氛渗碳炉进行处理，能精确控制炉内气氛的碳势及各项工艺参数，确保渗碳质量的稳定性与一致性。
1.1.1.3.2 渗碳：应根据工件热处理要求，选择适当的强渗、扩散的碳势、保温时间、渗碳后处理方式（中冷、高回等）等工艺参数，以使工件达到相应的组织和性能。
1.1.1.3.3 淬火：根据工件所需的冷却特性选择合适的淬火介质及淬火温度，淬后清洗。
1.1.1.3.4 低温回火：工件必须在淬火出油后2小时之内回火，回火温度及时间、次数等视工件大小及有效硬化层深、金相组织而定。
1.1.1.3.5 喷抛丸：经热处理完毕的齿轮，应进行抛丸处理，喷丸表面覆盖率≥200％，喷丸强度≥0.35A，喷丸后要求齿根部为残余压应力。
抛丸后，所有表面不允许存在裂纹。
1.1.2 热处理质量检验1.1.2.1 标准试样1.1.2.1.1 试样要求：材料从锻件本体切取、同预备热处理制作。
齿面 硬度 强度计算公式
齿面硬度强度计算公式摘要，本文介绍了齿面硬度和强度的计算公式，通过分析齿轮的材料、几何形状和工作条件等因素，计算出齿轮的硬度和强度，为齿轮设计和选型提供了理论依据。
引言。
齿轮是一种常见的传动装置，广泛应用于机械设备中。
齿轮的硬度和强度是影响其使用性能和寿命的重要因素。
通过计算齿轮的硬度和强度，可以为齿轮的设计和选型提供理论依据，保证齿轮在工作条件下具有足够的耐用性和可靠性。
一、齿面硬度计算公式。
齿面硬度是指齿轮齿面的硬度，通常用洛氏硬度（HRC）来表示。
齿面硬度的计算公式如下：HRC = 185 / (T + 18)。
其中，T为齿轮的表面硬度（HB）。
在实际应用中，可以根据齿轮的材料和热处理工艺来确定齿轮的表面硬度，然后通过上述公式计算出齿面硬度，从而评估齿轮的耐磨性和耐用性。
二、齿面强度计算公式。
齿面强度是指齿轮齿面的承载能力，通常用齿面接触应力来表示。
齿面强度的计算公式如下：σH = (2KmF) / (bd)。
其中，σH为齿面接触应力（MPa），Km为齿轮载荷分布系数，F为齿轮传递的力（N），b为齿轮的面宽（mm），d为齿轮的分度圆直径（mm）。
在实际应用中，可以根据齿轮的工作条件和载荷来确定齿轮的载荷分布系数和传递的力，然后通过上述公式计算出齿面接触应力，从而评估齿轮的承载能力和工作可靠性。
三、影响齿面硬度和强度的因素。
1. 材料选择，齿轮的材料直接影响其硬度和强度，通常选择高强度和高硬度的合金钢或表面经过渗碳渗氮处理的材料。
2. 几何形状，齿轮的模数、齿数、齿宽等几何参数会影响其齿面硬度和强度，通常通过几何设计来优化齿轮的硬度和强度。
3. 热处理工艺，热处理工艺可以提高齿轮的硬度和强度，包括淬火、渗碳、渗氮等工艺。
4. 工作条件，齿轮在不同的工作条件下承受不同的载荷和速度，这会影响其齿面硬度和强度的要求。
四、应用实例。
以某型号齿轮为例，其材料为20CrMnTi合金钢，经过渗碳淬火处理，齿轮的模数为3，齿数为20，齿宽为30mm，分度圆直径为60mm，工作条件下承受的力为5000N。
齿轮硬度要求
二、典型零部件选材及工艺分析金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前的主要工程材料。
高分子材料的强度、刚度较低、易老化，一般不能用于制作承受载荷较大的机械零件。
但其减振性好，耐磨性较好，适于制作受力小、减振、耐磨、密封零件，如轻载齿轮、轮胎等。
陶瓷材料硬而脆，一般也不能用于制作重要的受力零部件。
但其具有高熔点、高硬度、耐蚀性好、红硬性高等特点，可用于制作高温下工作的零部件、耐磨耐蚀零部件及切削刀具等。
复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，具有高比强度、高减振性、高抗疲劳能力、高耐磨性等优异性能，是一种很有发展前途的工程材料。
与以上三类工程材料相比，金属材料具有优良的使用性能和工艺性能，储藏量大，生产成本比较低、广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件，是机械工业中最主要、应用最广泛的一类工程结构材料。
下面介绍几种钢制零部件的选材及热处理工艺分析。
㈠齿轮类零件的选材齿轮是机械工业中应用广泛的重要零件之一，主要用于传递动力、调节速度或方向。
1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。
⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。
②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。
③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。
⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。
②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。
③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。
⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。
2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。
表13-3列出了机床齿轮的选材及热处理。
表13-3 机床齿轮的选材及热处理床传动齿轮工作时受力不大，工作较平稳，没有强烈冲击，对强度和韧性的要求都不太高，一般用中碳钢（例如45钢）经正火或调质后，再经高频感应加热表面淬火强化，提高耐磨性，表面硬度可达52~58HRC。
齿轮感应淬火要求
齿轮感应淬火要求材料：42CrMo4模数：7外径：524mm高度：70mm重量：50kg1、技术要求：硬化层深度：(界限硬度435HV1，根据AGMA 923《Metallurgical Specifications for Steel Gearing》标准）部位节圆齿顶齿根硬化层深度要求2.2-2.8mm 4.5-5.5mm ≥1.45mm 同一齿上硬度测量不得小于三点，硬度差不得大于2HRC，同一齿轮上硬度测量不得小于四个齿，并且测量的齿必须均匀分布，硬度差不得大于3HRC。
金相组织：感应层组织应主要为回火马氏体组织，不允许存在未溶珠光体组织（放大100×）以及贝氏体（放大400×）；节圆感应层组织主要为细晶回火马氏体组织，以及不大于5%的非马氏体组织；齿底感应层组织主要为细晶回火马氏体组织，以及不大于10%的非马氏体组织。
（根据AGMA 923《Metallurgical Specifications for Steel Gearing》标准检验）表面缺陷：齿轮不允许过烧或者过热。
磁粉探伤：不允许存在淬火裂纹。
齿面硬度：55-60 HRC工件工作时间：≤5min2、试验方法使用SDF同步双频感应淬火技术减少工件热处理变形量，通过对工件表面施加高功率密度的能量，热量梯度很大，热传导比较快，加热时间很短，通常只有几百毫秒。
加热时间的缩短，导致渗入心部的热量比较少，这就很大程度上减少了工件的变形量。
因此，加热时间的缩短，能有效地减少工件的变形量。
同时，如果工件在加热过程中进行高速旋转，转速则需要360RPM左右，这样就大大提高了工件表面的受热均匀性。
此外，SDF同步双频感应技术能够把能量分散在所需加热表面，获得理想的轮廓硬化层。
将实验齿轮进行线切割，根据AGMA 923《Metallurgical Specifications for Steel Gearing》标准检测齿顶硬化层深度、节圆硬化层深度、齿根硬化层深度，齿面硬度，根据AGMA 923 检测节圆、齿根感应层组织；根据磁探表面不允许有淬火裂纹。
齿轮的材料及其选择原则
§10-3齿轮的材料及其选择原则由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的耐磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。
因此，对齿轮材料的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧。
（一）常用的齿轮材料1．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。
(1)锻钢除尺寸过大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(0.15～0.6)%的碳钢或合金钢。
制造齿轮的锻钢可分为：软齿面齿轮（硬度≤350HBS）：由于对强度、速度及精度要求都不高，为便于切齿，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。
即：毛坯——常化（正火）或调质——切齿。
硬齿面齿轮（硬度＞350HBS）：使用于高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机），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。
即：切齿——表面硬化处理——精加工，加工的齿轮为硬齿面，5级或4级精度。
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。
(2)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，常用于尺寸较大的齿轮。
常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢
常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。
齿轮毛坯一般多采用锻件或轧制钢材，当齿轮较大(例如直径大于400～600mm)而轮坯不易锻造时，可采用铸钢;开式低速传动可采用灰铸铁;球墨铸铁有时可代替铸钢。
列出了常用的齿轮材料及其热处理后的硬度。
齿轮常用的热处理方法有以下几种：1.表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金钢，例如45钢、40Cr等。
表面淬火后轮齿变形不大，可在不磨齿的情况下达到7级精度，齿面硬度可达52～56HRC。
由于齿面接触强度高，耐磨性好，而齿芯部未淬硬仍有较高的韧性，故能承受一定的冲击载荷。
表面淬火的方法有高频淬火和火焰淬火等。
2.渗碳淬火渗碳钢为含碳量0.15%～0.25%的低碳钢和低碳合金钢，例如20、20Cr等。
渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，齿面接触强度高、耐磨性好，而齿芯部仍保持有较高的韧性，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。
通常渗碳淬火后变形较大，需要磨齿。
3.调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钢。
例如45、40Cr、35SiMn等。
调质处理后齿面硬度一般为220～260HBS。
因硬度不高，故可在热处理以后精切齿形，且在使用中易于跑合。
4.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用中碳钢正火处理。
大直径的齿轮可用铸钢正火处理。
5.渗氮渗氮是一种化学热处理。
渗氮后不再进行其他热处理，齿面硬度可达60～62 HRC。
因氮化处理温度低，齿的变形小，因此适用于难以磨齿的场合(例如内齿轮)。
氮化层一般不厚且较脆，故不宜用于有冲击的场合。
常用的渗氮钢为38CrMoAlA。
上述五种热处理中，调质和正火后的齿面硬度较低(HBS≤350)，为软齿面齿轮;其他三种的齿面硬度较高，为硬齿面齿轮。
软齿面工艺过程较简单，适用于一般传动。
当大小齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，且受载次数较多，弯曲强度较低，一般应使小齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HBS。
软齿面和硬齿面的界限
软齿面和硬齿面的界限
软齿面和硬齿面是齿轮传动中常用的两种齿面类型，它们的界限主要是根据齿面硬度来划分的。
一般来说，软齿面的硬度通常在 HRC35 以下，而硬齿面的硬度则在 HRC35 及以上。
这个硬度界限并不是绝对的，实际应用中会根据具体情况进行调整。
软齿面通常用于低负载、低速度的传动应用，例如手动工具、家用电器等。
软齿面的加工成本相对较低，因为它们可以通过常规的加工方法（如铣削、磨削等）进行制造。
软齿面的齿轮具有较好的耐磨性和抗胶合性能，但在高负载或高速情况下容易磨损或失效。
硬齿面则适用于高负载、高速度的传动应用，例如工业机械、汽车传动等。
硬齿面的齿轮通常需要采用特殊的加工工艺（如磨削、电火花加工等）来制造，因此加工成本相对较高。
硬齿面的齿轮具有更高的耐磨性、强度和抗疲劳性能，能够承受更高的负载和速度。
需要注意的是，软齿面和硬齿面的选择不仅取决于齿面硬度，还受到传动功率、速度、工作环境等因素的影响。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素来选择合适的齿面类型，以确保齿轮传动的可靠性和效率。
总的来说，软齿面和硬齿面的界限是根据齿面硬度来划分的，但具体的选择应根据传动要求和工作条件进行综合考虑。
齿轮硬度与载荷的关系
齿轮硬度与载荷的关系全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：齿轮是机械传动中常用的传动元件，其用途广泛，在各种机械设备中都扮演着重要的角色。
齿轮的硬度是影响其承载能力和使用寿命的重要因素之一。
本文将探讨齿轮硬度与载荷之间的关系，以期帮助读者更好地了解和应用齿轮传动的知识。
一、齿轮的硬度及其意义齿轮的硬度是指齿轮表面抵抗表面硬化层压入或磨损的能力，通常采用洛氏硬度测试单位（HRC）来表示。
齿轮的硬度主要受材料的性质和制造工艺的影响，在选择齿轮材料和制造工艺时需要综合考虑。
齿轮的硬度直接影响其承载能力和使用寿命。
硬度较高的齿轮具有更好的耐磨损性能和更大的承载能力，能够在高速高载荷的工况下稳定运行。
提高齿轮的硬度是提高其性能和使用寿命的重要手段之一。
二、齿轮硬度与载荷的关系齿轮的承载能力与载荷之间存在着密切的关系，载荷的大小直接影响着齿轮的受力情况。
在实际工程中，常常需要根据齿轮的使用要求和工作环境来确定合适的载荷大小。
当载荷增大时，齿轮的受力也会增加，这就要求齿轮具有更高的硬度来保证其在高载荷下不发生过早的磨损或破坏。
载荷的增大会促使齿轮的硬度提高，以满足其承载的要求。
齿轮的硬度与载荷之间需要合理匹配，以确保齿轮在工作过程中能够承受相应大小的载荷，并保持稳定运行。
如果齿轮的硬度过低，可能会在受到大载荷时发生塑性变形或磨损，影响其使用寿命；如果齿轮的硬度过高，可能会导致齿轮受力不均匀，出现裂纹或断裂的情况。
在设计和选择齿轮时，需要充分考虑载荷大小，合理确定齿轮的硬度，确保齿轮能够适应不同的工作条件，并具有良好的稳定性和可靠性。
三、提高齿轮硬度的方法为了提高齿轮的硬度，可以采取以下几种方法：1. 选择合适的齿轮材料。
目前，常用的齿轮材料有合金钢、碳钢、不锈钢等，不同材料具有不同的硬度和强度特性，在选择材料时需要考虑载荷大小和工作环境，选择合适的材料。
2. 采用适当的热处理工艺。
热处理可以改善齿轮的硬度和强度，通常采用淬火、渗碳等方法来提高齿轮的表面硬度和磨损抗力，确保其在高载荷下稳定工作。
齿轮硬度要求
二、典型零部件选材及工艺分析金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前的主要工程材料。
高分子材料的强度、刚度较低、易老化，一般不能用于制作承受载荷较大的机械零件。
但其减振性好，耐磨性较好，适于制作受力小、减振、耐磨、密封零件，如轻载齿轮、轮胎等。
陶瓷材料硬而脆，一般也不能用于制作重要的受力零部件。
但其具有高熔点、高硬度、耐蚀性好、红硬性高等特点，可用于制作高温下工作的零部件、耐磨耐蚀零部件及切削刀具等。
复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，具有高比强度、高减振性、高抗疲劳能力、高耐磨性等优异性能，是一种很有发展前途的工程材料。
与以上三类工程材料相比，金属材料具有优良的使用性能和工艺性能，储藏量大，生产成本比较低、广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件，是机械工业中最主要、应用最广泛的一类工程结构材料。
下面介绍几种钢制零部件的选材及热处理工艺分析。
㈠齿轮类零件的选材齿轮是机械工业中应用广泛的重要零件之一，主要用于传递动力、调节速度或方向。
1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。
⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。
②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。
③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。
⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。
②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。
③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。
⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。
2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。
表13-3列出了机床齿轮的选材及热处理。
表13-3机床齿轮的选材及热处理传动齿轮工作时受力不大，工作较平稳，没有强烈冲击，对强度和韧性的要求都不太高，一般用中碳钢（例如45钢）经正火或调质后，再经高频感应加热表面淬火强化，提高耐磨性，表面硬度可达52~58HRC。
齿轮的硬度检测方法
常用设备检测方法一、齿轮的硬度检测方法齿轮的硬度检测一般是在热处理后的齿面上进行。
由于齿面受条件的限制，用洛氏法难于测量，可用里氏硬度或E型肖氏硬度计测量。
如技术条件许可，可在齿轮两侧端面靠近齿的圆弧表面用维氏或洛氏硬度法测定。
二、弹簧的硬度检测方法弹簧制件的硬度检测一般用洛氏硬度C标尺，在每个弹簧式样上测三点，两点合格则认定合格。
测试时硬度差不得大于5个硬度单位。
对热卷弹簧硬度检测时，需磨去0.5mm，消除表面脱碳层的影响。
冷卷弹簧经淬火（不超过两次），回火后其硬度值在44-52HRC范围内。
特殊情况硬度允许到55HRC。
热卷弹簧经淬火，回火处理后硬度应在40-50HRC范围内。
特殊情况可到55HRC。
三、活塞环的硬度检测方法活塞环的硬度检测一般用洛氏B标尺。
检测点距环开口处5-7mm，距开口90。
和开口处对面等三处测定（如右图）。
每处检测3点取平均值。
油环在相邻的实体部位测量测点距边缘≮1mm。
活塞环硬度检测点位置测定结果：合金铸铁环直径D≤150mm 98-108HRBD＞150mm 94-105HRB。
乌合金铸铁环：96—106HRB。
同一片环上硬度值差≯3 HRB。
四、焊接接头的硬度检测方法焊接接头及堆焊金属的硬度实验GB2654-89规定：焊接件硬度可用布氏、洛氏、维氏硬度试验方法检测。
试样检测面与支承面应经加工磨平。
厚度小于3mm的焊接接头允许在其表面测定硬度。
测定位置按下图焊接件硬度的测定位置标线进行。
测试时应注意避开焊接缺陷处。
焊接件硬度的测定位置标线五、金属覆盖层检测方法金属覆盖层主要有电沉积层，自催化气度层、喷涂层（包括爆炸喷涂和等离子喷涂层）以及铝材阳极氧化腹膜层等。
1、检测方法覆盖层硬度检测通常是应用显微和小负荷维氏硬度检测方法。
压头除维氏压头外，有时还应选用努普氏压头。
2、检测技术要求检测力大小应慎重选用，因为覆盖层一般都比较薄，如果检测力过大硬度值会受基体材料硬度的影响；如果检测力选用过小，容易引入较大误差，都会影响检测的准确性。
联轴器齿轮硬度标准
联轴器齿轮硬度标准
联轴器齿轮硬度标准一般要求达到HRC48~53，最低硬度值不低于HRC30。
这个标准主要依据齿轮材质和实际使用情况而定，不同的材料和工艺处理的硬度范围不同。
同时，硬度也是衡量齿轮质量的重要指标之一，对于联轴器齿轮的承载能力和使用寿命都有一定影响。
在工业应用中，对于大型重载的齿轮，其硬度通常会比较高，以保证其具有足够的耐磨性和抗冲击能力。
而对于一些精密或轻载的齿轮，则会选择较低的硬度以保证其具有良好的切削加工性和抗疲劳性能。
联轴器齿轮硬度的标准主要取决于齿轮的材料和制造工艺。
对于中碳或低碳钢制造的齿轮，常用的牌号有45、45Cr、40Mn、40MnVB、38CrMoA1A等。
其中，38CrMoA1A是氮化钢，氮化处理后表面硬度可相当于HRC-65\~70。
其他各种牌号通常进行高频加热表面蘸火，其硬度为HRC48\~53。
40Cr也可氮化处理，表面硬度相当于HRC54\~57。
对于受较大冲击载荷的齿轮，可以采用低碳钢和低碳合金制造，常用的牌号有20、20Cr、20CrMoTi、20Mn2B等。
对于硬度标准，金属硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要指标，通常以邵氏硬度或洛氏硬度为标准。
具体来说，联轴器齿轮的硬度标
准应满足36\~49HRC，最低硬度值不低于30HRC。
以上内容仅供参考，具体的技术要求和参数可能因不同的制造工艺和使用场景而有所差异，可以咨询相关机械制造专家或查阅专业机械制造书籍获取更全面和准确的信息。
齿轮轴的硬度测试方法
齿轮轴的硬度测试方法齿轮轴作为机械设备中重要的传动部件，其硬度测试是保证齿轮轴质量和可靠性的重要环节。
本文将介绍齿轮轴硬度测试的方法和步骤，以帮助读者深入了解齿轮轴硬度测试的过程和意义。
一、硬度测试的意义齿轮轴的硬度直接影响其强度和耐磨性，是衡量齿轮轴质量的重要指标之一。
通过对齿轮轴进行硬度测试，可以确保其在使用过程中不易变形、断裂或磨损，从而保证机械设备的正常运转和使用寿命。
二、硬度测试的方法目前常用的齿轮轴硬度测试方法主要有以下几种：1. 布氏硬度测试法布氏硬度测试法是一种常用的静态硬度测试方法，通过将一个固定形状的钨球或钢球压入齿轮轴表面，然后测量压痕的直径来计算硬度值。
该方法简单易行，测试结果准确可靠，广泛用于工程领域。
2. 洛氏硬度测试法洛氏硬度测试法是一种常用的动态硬度测试方法，通过在齿轮轴表面施加一定的载荷，然后测量针尖的插入深度来计算硬度值。
该方法适用于各种材料，测试结果稳定可靠，被广泛应用于金属材料的硬度测试。
3. 维氏硬度测试法维氏硬度测试法是一种常用的静态硬度测试方法，通过在齿轮轴表面施加一定的载荷，然后测量压痕的对角线长度来计算硬度值。
该方法适用于各种材料，测试结果准确可靠，被广泛用于金属材料的硬度测试。
三、硬度测试的步骤齿轮轴硬度测试的步骤主要包括准备工作、测试仪器设置、样品准备、测试操作和数据处理等。
1. 准备工作：确定测试方法和仪器，检查测试仪器的工作状态，准备好所需的测试样品和试验材料。
2. 测试仪器设置：根据测试要求，设置测试仪器的参数，如载荷大小、压头形状和测试时间等。
3. 样品准备：将待测试的齿轮轴样品进行清洁，去除表面的油污和杂质，保证测试的准确性。
4. 测试操作：将样品放置在测试仪器上，根据测试方法和要求，进行硬度测试操作。
根据测试结果，记录相关数据和观察现象。
5. 数据处理：根据测试结果，计算齿轮轴的硬度值，并进行数据分析和比较。
根据测试要求，判断齿轮轴是否符合硬度要求，提出相应的措施和建议。