齿轮材料的选择原则
齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析
齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析介绍了齿轮常用材料及典型齿轮的热处理工艺，结合常用齿轮材料的性能特点，总结了齿轮材料选用原则及热处理工艺与提高其承载能力以及延长使用寿命之间的关系，旨在通过理论来指导实践。
标签：齿轮材料；热处理；性能；承载能力引言齿轮作为传动系统中应用非常广泛的零件，在工作时，所受应力往往是非常复杂的，一是需要承受齿轮齿根部的循环往复的弯曲应力，二还要考虑接触应力以及齿面之间的相互接触所带来的不良影响，同时具有较强的摩擦齿面，齿轮啮合时，它会吸收一定量的冲击载荷。
齿轮使用过程应避免齿面磨损太多，甚至以断齿、疲劳点蚀形式失效。
合适的热处理工艺能提高齿轮的耐磨性、承载能力和使用寿命，热处理后的齿轮具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀），齿面具有较高的硬度和耐磨性，齿轮心部具有足够的强度和韧性[1]。
齿轮材料的选择以及相关的热处理工艺无论是对于齿轮的质量，又或者是齿轮的使用性能都会产生很大的影响。
比较常用的热处理工艺包括：表面淬火、碳氮共渗、渗碳、渗氮、回火、正火等。
而对于齿轮材料的选择，锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等都是非常理想的选择。
1 齿轮材料及热处理工艺1.1 锻钢根据齿面的软硬程度，钢制齿轮包括软齿面齿轮和硬齿面齿轮，它们之间的分界线是布氏硬度为350HBS的时候，大于350HBS为硬齿面，反之则是软齿面。
1.1.1 软齿面齿轮软尺面齿轮，工艺路线：锻造毛坯→正火→粗车→调质、精加工。
常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB等。
软齿面齿轮的特点：性能优良，齿面本身的硬度、强度都理想，齿心的韧性好；热处理后切齿精度可达8级；制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。
1.1.2 硬齿面齿轮（1）采用中碳钢时的加工工艺过程为：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。
常用材料：45、40Cr、40CrNi。
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理The document was finally revised on 2021齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。
在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。
常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。
关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、、蜗杆蜗轮按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。
因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。
小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。
因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。
齿轮材料选择
齿轮材料选择
齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮材料的选择对于齿轮的性能和使用寿命有着重要影响。
在选择齿轮材料时，需要考虑以下几个方面：
1.强度和刚度：齿轮的材料需要具有足够的强度和刚度，能够
承受传动过程中的载荷和转矩。
常见的高强度材料包括合金钢、铸钢等，可以根据具体应用的载荷和转速来选择合适的材料。
2.耐磨性：齿轮在传动过程中会产生摩擦和磨损，因此需要选
择具有良好耐磨性的材料。
常见的齿轮材料有硬化钢、渗碳钢等，通过表面处理可以提高材料的耐磨性。
3.耐腐蚀性：某些特殊环境下，齿轮可能暴露在腐蚀性介质中，因此需要选择具有良好耐腐蚀性的材料。
例如，对于海洋环境中的齿轮，不锈钢等耐腐蚀材料可以作为选择。
4.疲劳寿命：齿轮在使用过程中会受到往复应力的作用，容易
出现疲劳破坏现象。
因此，需要选择具有良好疲劳寿命的材料。
常见的高疲劳寿命材料有铸铁、工程塑料等。
5.制造成本：齿轮材料的选择还要考虑制造成本的因素。
不同
材料的加工难度和成本差异较大，需要根据实际情况进行综合考虑。
总之，齿轮材料的选择需要根据具体应用的要求来决定，不同材料有不同的特点和适用范围。
综合考虑强度、刚度、耐磨性、
耐腐蚀性、疲劳寿命和制造成本等因素，选择适合的齿轮材料可以确保齿轮的性能和使用寿命。
齿轮材料的选择
齿轮材料的选择齿轮是一种常用的机械传动元件，广泛应用于各行各业的设备中。
齿轮的材料选择对传动效率、耐磨性、强度等性能起着至关重要的作用。
在选择齿轮材料时，需要考虑以下几个因素：强度、耐磨性、韧性、冲击韧性、耐腐蚀性、初始成本和加工性。
强度是齿轮材料选择的首要考虑因素之一。
齿轮在传动过程中会承受较大的载荷，因此需要选择强度高的材料。
普遍应用的齿轮材料包括低碳钢、中碳钢、合金钢等。
低碳钢具有较好的焊接性和加工性，在环境条件较为恶劣的情况下，可以选用合金钢，以提高齿轮的强度和耐磨性。
耐磨性是齿轮材料选择的关键指标之一。
齿轮在工作时会产生摩擦和磨损，因此需要具备良好的耐磨性能。
通常情况下，可以选用具有高硬度的材料，如硬质合金、淬火钢等。
硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，但成本较高。
淬火钢可以通过热处理提高硬度，同时具有较好的耐磨性能。
韧性是齿轮材料选择的重要因素之一。
齿轮在工作过程中会产生冲击载荷，因此需要具备较好的韧性以抵御冲击载荷。
常用的具有良好韧性的材料包括中碳钢和合金钢。
中碳钢具有较高的韧性和强度，适用于一般工况。
合金钢具有较高的韧性和硬度，适用于高强度和高冲击载荷的传动系统。
耐腐蚀性是齿轮材料选择的重要指标之一。
在某些特殊工况下，齿轮需工作在腐蚀介质中，因此需要选择耐腐蚀性好的材料。
不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性的齿轮材料。
不锈钢分为多种类型，可以根据具体工况选择合适的不锈钢材料。
初始成本和加工性也是齿轮材料选择的考虑因素之一。
不同材料的成本和加工性能有所差异。
一般情况下，低碳钢具有较低的成本和良好的加工性能，适用于一般工况。
而合金钢和不锈钢的成本较高，但具有较好的性能。
综上所述，齿轮材料的选择需要综合考虑强度、耐磨性、韧性、耐腐蚀性、初始成本和加工性。
根据具体工况，可以选择合适的材料来满足传动要求，并平衡材料性能和成本。
常用齿轮材料选择及其热处理工艺
齿轮材料的选择及其热处理匸艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多.在选择时应考虔的因素也很多.下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必皴满足工作条件的耍求•例如.用于飞行器上的齿轮.耍满足质址小.传递功率大和可靠性高的耍求.因此必须选择机械性能高的合佥银：旷山机械屮的齿轮传动.一般功率很大.匸作速度较低、删圉环境中粉尘含虽极高•因此往往选择铸钢或铸铁等材料：家用及办公用机械的功率很小.但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正當工作•因此常选用匸程塑料作为齿轮材料。
总Z.工作条件的耍求是选痒齿轮材料时首先应考虔的因素，2）应考應齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺，大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯.可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料’屮等或屮等以下尺寸耍求较高的齿轮常选用锻造毛坯•可选择锻钢制作。
尺寸较小而又耍求不高时. 可选用閲钢作毛坯，齿轮表而玦化的方法有：渗碳.氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时.应选用低碳钢或低碳會金钢作齿轮材料：抵化钢和调质钢能采用氮化匸艺；采用表而淬火时.对材料没有特别的耍求，3）正火磯钢.不论毛坯的制作方法如何.只能用丁•制作在裁荷平稳或轻度冲击下I：作的齿轮.不能承受大的冲击載荷：调质碳钢可用于制作在中等冲击数荷下工作的齿轮.4）合金钢當用于制作高速、垂裁并在冲击拔荷下匸作的齿轮•5）飞行器中的齿轮传动•耍求齿轮尺寸尽可能小.应采用表面欣化处理的高强度合佥钢.6）金屈制的软齿面齿轮.配对两轮齿面的駛度差应保持为30〜50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿而具有较大的玦度差（如小齿轮齿而为淬火并磨制.大齿轮齿而为常化或调质）：且速度又较窩时.较锁的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿而会起较眾茗的冷作谀化效应.从而捉高了大齿轮齿面的彼劳极限。
因此.肖配对的两齿轮齿而具有较大的硬度差时.大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20%.但应注总唤度高的齿而.粗糙度值也耍相应地减小。
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。
在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。
常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。
关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、、蜗杆蜗轮按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。
因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。
小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。
因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。
齿轮材料的选择原则是什么
(1)齿轮铸件材料的选择原则1)轮齿表面层要具有足够的硬度和耐磨性。
2)对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要具有足够的抗弯强度与韧性。
3)要具有良好的工艺性，不但易于切削加工，且热处理性能好。
4)在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。
(2)铸铁材料及其特点、用途因为铸铁中存在的游离石墨和多孔性结构．所以齿轮的耐磨性良好、噪声小、成本低，可在许多负荷不大、工作条件不苛刻的蜗轮传动中替换铜合金蜗轮。
常用的铸铁主要包括：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等四种。
最常用的是灰铸铁和球墨铸铁。
1)灰铸铁。
其抗弯及耐冲击能力很差，但它易于铸造、易切削，具有良好的耐磨性和消振性，成本低。
可用于低速、载荷不大的开式齿轮传动。
2)球墨铸铁及其热处理。
其性能介于钢和灰铸铁之间，强度比灰铸铁高很多，具有良好的韧性和塑性，在冲击不大的情况下，可代替钢制齿轮。
主要使用珠光体和贝氏体球墨铸铁，牌号在QT500以上，热处理一般采用正火+回火。
(3)铸造毛坯的预备热处理工艺。
铸坯需进行退火，也可进行正火+回火，调质处理。
9.41齿轮的材料及其选择原则
09-4齿轮的材料及其选择原则材料要求表面硬、芯部韧、较好的加工和热处理性能、价格↓。
常用材料锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料1、锻钢1）软齿面齿轮：HBW≤350中碳钢：40、45、50、55 等中碳合金钢：40C r、40M n B、20C r特点：齿面硬度不高，限制了承载能力，但易于制造成本低，常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。
加工工艺：锻坯——加工毛坯——热处理（正火、调质HBW160~300）——切齿精度7、8、9级。
2）硬齿面齿轮：HBW＞350低碳、中碳钢：20、45等低碳、中碳合金钢：20C r、20C r M n T i、20M n B等特点：齿面硬度高、承载能力高、适用于对尺寸、重量有较高要求的场合（如高速、重载及精密机械传动）。
加工工艺：锻坯——加工毛坯——切齿——热处理（表面淬火、渗碳、氮化、氰化）——磨齿（表面淬火、渗碳）。
若氮化、氰化：变形小，不磨齿。
专用磨床，成本高，精度可达4、5、6级。
2、铸钢用于d＞400~600mm的大尺寸齿轮；不重要的，批量生产的齿轮。
3、铸铁用于低速、无冲击和大尺寸的场合。
4、非金属材料材料的选择原则1、按不同工况选材。
2、中低速、中低载齿轮传动：大、小齿轮齿面有一定硬度差，HBW1=HBW2+（20~50）。
1）使大、小齿轮寿命接近；2）减摩性、耐磨性好；3）小齿轮可对大齿轮起冷作硬化作用。
3、有良好的加工工艺性，便于齿轮加工。
1）大直径d＞400 用ZG2）大直径齿轮：齿面硬度不宜太高，HBW＜200，以免中途换刀4、材料易得、价格合理。
举例：起重机减速器：小齿轮45钢调质 HBW230~260大齿轮45钢正火 HBW180~210机床主轴箱：小齿轮40C r或40M n B 表淬 HRC50~55大齿轮40C r或40M n B 表淬 HRC45~50 常用材料、热处理硬度和应用举例见下表表4-2 常用材料、热处理硬度和应用举例09-5圆柱齿轮传动的几何计算（略）。
齿轮常用材料
齿轮常用材料
齿轮是机械传动中常见的零部件，常用于改变轴线方向、传递动力和扭矩等。
齿轮的材料选择直接影响到齿轮的使用性能和寿命。
在实际应用中，常用到以下几种齿轮常用材料：
1. 碳素钢：碳素钢是一种普遍使用的齿轮材料。
它具有良好的可加工性、硬度和耐磨性。
碳素钢齿轮通常适用于低速和中速传动系统。
2. 铁素体不锈钢：铁素体不锈钢具有良好的耐蚀性和耐磨性，适用于一些要求耐蚀和强度较高的环境下。
不锈钢齿轮通常用于化工设备、食品加工设备等领域。
3. 铝合金：铝合金齿轮具有重量轻、高比强度和导热性好等特点。
它们通常用于航空航天、汽车和摩托车等领域，以减轻整体重量和提高传动效率。
4. 青铜：青铜齿轮具有良好的耐磨性和耐冲击性，适用于高速和高负荷的传动系统。
常见的青铜齿轮材料包括锡青铜、铝青铜和磷青铜等。
5. 铸铁：铸铁齿轮具有良好的耐磨性和强度，适用于大型和重负荷的传动系统。
它们通常用于钢铁、煤矿等行业。
6. 塑料：塑料齿轮具有良好的减震和减噪性能，重量轻且不需要润滑。
它们通常用于一些需要减少噪音和振动的设备，如家用电器、办公设备等。
7. 复合材料：复合材料齿轮是由两种或多种材料组合而成的，通常具有更好的机械性能和磨擦性能。
它们广泛应用于航天、汽车、电力等领域。
总之，齿轮的材料选择应根据具体的使用环境和要求进行，兼顾材料的硬度、耐磨性、耐蚀性、强度等性能，以确保齿轮的正常工作和长期使用。
齿轮材料的选择原则【汇总】
齿轮材料的选择原则齿轮材料种类繁多，齿轮材料的选择原则如下：一、工作条件以及材料与热处理要求1、条件：低速、轻载又不受冲击要求：HT200 HT250 HT300 去应力退火2、条件：低速（<1m/s）、轻载，如车床溜板齿轮等要求：45 调质，HB200-2503、条件：低速、中载，如标准系列减速器齿轮要求：45 40Cr 40MnB （5042MnVB）调质，HB220-2504、条件：低速、重载、无冲击，如机床主轴箱齿轮要求：40Cr（42MnVB）淬火中温回火HRC40-455、条件：中速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱齿轮要求：40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火，感应加热表面淬火，低温回火，时效，HRC50-55 6、条件：中速、中载或低速、重载，如车床变速箱中的次要齿轮要求：45，高频淬火，350-370℃回火，HRC40-45（无高频设备时，可采用快速加热齿面淬火）7、条件：中速、重载要求：40Cr、40MnB（40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA）淬火，中温回火，HRC45-50。
8、条件：高速、轻载或高速、中载，有冲击的小齿轮要求：15、20、20Cr、20MnVB渗碳，淬火，低温回火，HRC56-62。
38CrAl 38CrMoAl 渗氮，渗氮深度0.5mm，HV9009、条件：高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴轮。
要求：40Cr、40MnB、（40MnVB）高频淬火，HRC50-55。
10、条件：高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮，如汽车变速箱齿轮（20CrMnTi 淬透性较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切削加工性良好，低温冲击韧性也较好）要求：20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频淬火，HRC56-62。
18CrMnTi、20CrMnTi（锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸）渗碳层深度1.2-1.6mm，齿轮硬度HRC58-60，心部硬度HRC25-35。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺总结
齿轮材料的选择及其热处理工艺1、齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。
例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。
总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。
大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。
中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。
尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。
齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。
采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。
3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。
当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。
因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。
齿轮用什么材料
齿轮用什么材料齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于工业生产、交通运输等领域。
齿轮材料的选择对于齿轮的使用寿命、传动效率等有着重要的影响。
以下是几种常见的齿轮材料及其特点。
1. 碳钢材料：碳钢是最常见的齿轮材料之一，具有较高的强度和硬度，价格相对较低。
碳钢可以通过热处理达到适当的硬度，提高其抗磨损性能。
然而，碳钢具有较低的耐腐蚀性能，在潮湿或腐蚀性环境中容易生锈。
2. 铝合金材料：铝合金齿轮具有较轻的重量和良好的热导性能，在某些场景下可以提高传动效率。
此外，铝合金具有良好的抗腐蚀性能和可靠的耐久性。
然而，相对于其他金属材料，铝合金的强度和硬度较低，容易发生变形和磨损，在高负荷和高温环境下使用效果较差。
3. 不锈钢材料：不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性的合金材料，常用于要求较高耐腐蚀性能的齿轮制造。
不锈钢具有较高的强度和硬度，可以通过热处理进一步提高其机械性能。
不过，不锈钢的密度较大，重量较重，因此在一些要求轻量化的场景中不太适用。
4. 铸铁材料：铸铁是一种常用的齿轮材料，具有较高的强度和硬度，且价格相对低廉。
铸铁齿轮可以通过热处理进一步提高其硬度和耐磨性。
此外，铸铁具有良好的耐热性和耐磨损性，适用于高温和高负荷环境。
然而，铸铁齿轮具有较高的密度和重量，对设备的传动效率和动力消耗有一定影响。
5. 铜合金材料：铜合金齿轮具有良好的导热性和耐磨性，并且在高速和高负荷环境下具有较好的抗冲击性能。
另外，铜合金具有较高的强度和硬度，适用于各种工作条件。
但是，铜合金齿轮的制造成本较高，且易受腐蚀。
总的来说，齿轮的材料选择应考虑传动力、传动效率、耐磨性、耐腐蚀性、重量、成本等因素。
在实际应用中，不同的场景和要求会导致不同的材料选择。
因此，根据具体的使用情况选择合适的齿轮材料非常重要。
齿轮的设计及材料的选择方法
四、 选择时应考 虑的因素也很多 ， 下述几点可 供选择材料时参考 ： １齿轮材料必须满足工作条件的要求。 ． ２ 应考虑齿轮尺寸的大小 、 ． 毛坯成型方法及热处理和制造工 艺。大
５ 飞行 器中的齿轮传动 ， ． 要求齿 轮尺寸尽可能小 ， 应采用表面硬化 处理的高强度合金钢。 ６ 金 属制 的软齿 面齿 轮 ， ． 配对 两轮 齿面 的硬 度 差应 保 持 为 ３ Ｏ一
齿轮 的精度高 ， 齿形 准确公差 小， 则 啮合紧密 ， 舍去平 衡且 无噪声 。 机床齿轮糖度一般为 ６ ８ （ 、 速） ８— ２ （ — 级 中 低 和 １ 级 高速 ） 汽车 、 ， 拖拉 机齿轮精度一般为 ６— ８级 。 ３ 根据齿轮的工作条件来选择 ． 对于一般 比较简单的小模 数渗碳 齿轮 ， 心部 只要保证 有足够 的韧 性， 采用低碳钢就可以了， 但对受力较大的汽车变速箱齿轮 ， 心部除 了要 求有足够 的韧性外 ， 还要求有足够的强度 ， 采用低碳 索钢 ， 若 淬透必低 ， 就达不到要求 ， 几种渗碳钢热处理后力学性能的比较可知 ， Ｃ 、０ ｒ ｎ ２ ｒ２ ＣＭ ０ 等低合金渗面钢性能不如钢 ２ ＣＭ Ｔ ０ ｒ ｎｉ （ ）Ｏ ｒ ｊ １ ２ Ｃ Ｍｎ 钢具有 较高的力学性能 ， 钢在渗碳淬火及低温 回火 Ｔ 该 后 ， 面硬度为 Ｈ Ｃ ８ ６ ， 硬度为 Ｈ Ｃ ０— ５ ２ Ｃ Ｍ Ｔ 钢 的工 表 Ｒ ５ — ２ 心部 Ｒ ３ ４ ， ０ ｒｎ ｉ 艺性 尚好 ， 锻造后一般 以正火来改善其切削加工性。 （ ） ０ ｒ ｎ ｉ 的 ２ ２ ＣＭ Ｔ 钢 热处 理工艺性较好 ， 有较好的淬透性 。由于合金元素钛 的影响 ， 其过热 敏感 性小 ， 故在渗碳后 可直接降温淬火 。此外 尚有渗碳速 度快 ， 过渡层 均匀 ， 渗碳粹火后变形小等优点 ， 这对制造形状复杂 ， 要求变形小 的齿轮 零 件来说是十分有利的。（ ）０ ｒ ￣ 钢 可制造 截面在 ３ ｎ 以下 ， ３ ２ Ｃ Ｍｎ ＯＭ 承 受高速中等载荷 以及冲击 、 的重要零件。所 以， 摩擦 在汽车生产上 ， 第二 轴的二、 三档齿轮一般都选用 ２ ＣＭ ￣钢来制造 。 ０ ｒｎ 综上所述 ， 由于齿轮的承 载范 围广 ， 工作环境 复杂 ， 应根据不 同的工 作环境要求来选择齿轮的材料 ， 同时再采用适用的强化手段 。在选择齿 轮材料时 ， 了解我 国工业 发展形式 ， 必须 结合我国资源 和生产条 件， 从实 际出发， 全面考虑机械性能 、 工艺性能和经济性 等方面 的问题 ， 只有合理 选材才能保证齿轮质量 、 降低产 品成本 ， 从而提高竞争力 。 参考文献： ［］ １ 陈立德． 机械设计基础 ［ ． Ｍ］ 北京： 高等教育 出版社，Ｄ６ ２０ 。
齿轮常用材料及选择原则
钢材的分类一、非合金钢、（a、普通质量非合金钢b、优质非合金钢。
C、特殊质量非合金钢。
）二、低合金钢、1、按质量分、（a、普通质量低合金钢b、优质低合金钢c、特殊质量低合金钢）2、按主要性能及使用特性分类（a、可焊接的低合金高强度结构钢b、低合金耐候钢c、低合金钢筋钢）三、合金钢、1、按质量分、（a、优质合金钢b、特殊质量合金钢）2、按性能分、（a、工程结构钢b、机械结构钢，包括调质处理合金结构钢，表面硬化合金钢，冷塑性成型合金结构钢，合金弹簧钢。
C、不锈、耐蚀和耐热钢。
d、工具钢，包括合金工具钢，高速工具钢。
合金工具钢分为量具、刀具钢，耐冲用工具钢，冷作模具钢，热作模具钢，无磁模具钢，塑料模具钢，高速工具钢又分为钼系、钴系、钨系高速工具钢。
E、轴承钢，高碳铬轴承钢，渗碳轴承钢，不锈、无磁轴承钢。
F、特殊物理性能钢。
四、碳钢、低碳钢（C≤0.25%）中碳钢（0.25%<C≤0.60%)高碳钢（C>0.60%）五、按冶炼时脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。
六、按炼炉分：平炉钢、转炉钢。
七、按用途分：结构钢，工具钢，特殊结构工具钢。
常用钢材外形分类（a、棒钢:热轧和冷轧，按断面形状分圆、扁、方、六角、八角钢。
B、型钢：按断面分等边角钢、不等边角钢、工字钢、槽钢、丁字钢、乙字钢。
C、钢板：热轧和冷轧，厚度≤3mm为薄钢板。
D、钢带、钢管：镀锌与不镀锌、带螺纹和不带螺纹钢管。
E、钢丝：钢丝绳。
常用化学元素符号读音元素名称符号读音元素名称符号读音元素名称符号ge 铬．Cr ni 铌Nb qian 铅Pbnie 镍Ni tan 钽Ta bi 铋Bigui 硅Si qing 氢H a 锕Acmeng 锰Mn tan 碳C铈Celu 铝Al yang 氧O pi 铍Belin 磷P na 钠Na铯Sewu 钨W mei 镁Mg gao 锆Zrmu 钼Mo liu 硫S镧Lafan 钒V lu 氯Cl bei 钡Batai 钛T jia 钾K gong 汞Hgtong 铜Cu xin 锌Zn gai 钙Catie 铁Fe yin 银Ag dian 碘Ipeng 硼B xi 锡Sn xiu 溴Brgu 钴Co ti 锑Sb fu 氟Fdan 氮N jin 金Au烯土Re钢铁及合金类型于统一数字代码钢铁及合金类型前缀字母统一代号钢铁及合金类型前缀字母统一代号合金结构钢 A A×××××杂类材料M M×××××轴承钢 B B×××××粉末及粉末材料P P×××××铸铁铸钢及铸造合金 C C×××××快淬金属及合金Q Q×××××电工用钢及纯铁 E E×××××不锈耐蚀及耐热钢S S×××××铁合金及生铁 F F×××××工具钢T T×××××高温合金及耐蚀合金H H×××××非合金钢U U×××××J J×××××焊接钢及合金W W×××××精密合金及其他特殊物理性能材料低合金钢L L×××××中国钢铁产品牌号表示方法名称汉字符号铸钢ZG 牌号头炼钢用生铁炼L 牌号头铸造用生铁铸Z 牌号头球墨铸铁用生铁球Q 牌号头脱碳低磷生铁脱炼TL 牌号头含釩生铁釩 F 牌号头耐磨生铁耐磨NM 牌号头灰铸铁灰铁HT 牌号头可锻铸铁可铁KT 牌号头球墨铸铁球铁QT 牌号头耐热铸铁热铁RT 牌号头粉末及粉末材料粉 F 牌号头碳素结构钢屈Q 牌号头低合金高强度钢屈Q 牌号头耐候钢耐候NH*牌号尾保证渗透性钢H*牌号尾易切削非调质钢易非YF 牌号头热锻用非调质钢非 F 牌号头易切削钢易Y 牌号头电工用热轧硅钢电热DR 牌号头电工用冷轧无取向硅钢无W**牌号中电工用冷轧取向硅钢取Q**牌号中电工用冷轧取向高磁感硅钢取高QG**牌号中电磁纯铁电铁DT 牌号头碳素工具钢碳T 牌号头塑料模具钢塑模SM 牌号头滚珠轴承钢滚G 牌号头焊接用钢焊H 牌号头钢轨钢轨U 牌号头铆螺钢铆螺ML 牌号头锚链钢锚M 牌号头地质钻探钢管用钢地质DZ 牌号头汽车大梁用钢梁L*牌号尾矿用钢矿K*牌号尾压力容器用钢容R*牌号尾桥梁钢桥q*牌号尾锅炉钢锅g*牌号尾焊接气瓶用钢焊瓶HP*牌号尾车辆车轴用钢辆轴LZ 牌号头机车车轴用钢机轴JZ 牌号头管线用钢S 牌号头沸腾钢沸F*牌号尾半镇静钢半b*牌号尾特殊镇静钢特镇TZ*牌号尾质量等级A*牌号尾B*牌号尾C*牌号尾D*牌号尾E*牌号尾中国钢铁产品种类及牌号表示方法产品名称牌号举例表示方法说明1．碳素结构钢Q195FQ215AFQ235BbQ255A Q275—F—沸腾钢Q 235B b—b—半镇静钢———脱氧方法———Z—镇静钢（可省略）—TZ—特殊镇钢（可省略）———质量等级：A、B、C、D —————屈服点（强度）值（MPa）———————钢材屈服强度“屈”字的拼音首位字母2．优质碳素结构钢普通含锰量较高含锰量锅炉用钢08F,45,20A 40Mn,70Mn 20g3．低合金高强度结构钢Q295 Q345A Q390B Q420c Q460E4．碳素工具钢普通含锰量较高含锰量T7,T12A T8Mn5．易切削结构钢普通含锰量较高含锰量Y12，Y30 Y40Mn、Y45Ca6．电工用热轧硅钢薄钢板DR510---50 DRl750G--357．电磁纯铁热轧厚板DT3 DT4A8．合金结构钢25Cr2MoVA30CrMnSi9．弹簧钢50CrVA55Si2Mn10．滚动轴承钢GCr9GCrl5SiMn11．合金工具钢4CrW2SiCrWMn12．高速工具钢W18Ca4VW12Cr4V5C0513．不锈钢和耐热钢1Crl300Crl8Nil0N 0Cr25Ni2014．专门用途钢铆螺钢焊接用碳素结构钢焊接用合金结构钢焊接用不锈耐热钢造船用钢桥梁用钢锅炉用钢压力容器用钢低温压力容器用钢焊接气瓶用钢保证淬透性结MLl0，ML40Mn H08，H08MnA H08Mn2Si?? H00Crl9Ni93C，15MnTiC 16q，15Mnvq 20g，15CrMoG 20R，构钢汽车大梁用钢15MnVNR16MnDRHP245，HF26540CrH，20MnTiBH09MnREL15．高温合金GHl040GHll40GH2302GH3044GH1、140 牌号的顺序号2、固溶强化型铁基合金3、时效硬化型铁基合金合金分类号固溶强化型镍基合金4、时效硬化型镍基合金5、代表高温合金6、钴基合金16．耐蚀合金NSlll NS322NS333 NS411NS 3 1 2不同合金牌号的顺序号—1—NiCr系—2—NiCo系不同合金序列号——3—NiCrMo序—4—NiCrMoCu序—1—固溶强化型铁镍基合金—2—时效硬化型铁镍基合金合金分类号—3—固溶强化型镍基合金—4—时效硬化型镍基合金代表耐蚀合金注：1.平均合金含量∠1.5%者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。
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。
齿轮材料选择和表面处理__概述说明以及解释
齿轮材料选择和表面处理概述说明以及解释引言部分的内容如下：1. 引言1.1 概述齿轮作为一种常见的传动装置，在各类机械设备中扮演着重要角色。
齿轮材料的选择和表面处理是影响齿轮性能和寿命的关键因素之一。
本文将对齿轮材料选择和表面处理进行系统的概述、说明和解释，以揭示其在工程应用中的意义。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分：引言、齿轮材料选择、齿轮表面处理、实际应用案例分析以及结论与展望。
在“齿轮材料选择”部分，我们将探讨材料性能要求、介绍常见齿轮材料并详细阐述材料选择原则。
接着，在“齿轮表面处理”部分，我们将介绍不同的表面硬化技术，并对表面改性方法与效果进行分析，并提供针对表面处理选择与优化的建议。
随后，在“实际应用案例分析”部分，我们将通过具体案例来探讨齿轮材料选择和表面处理在实际工程中的应用和效果研究。
最后，在“结论与展望”部分，我们将对整篇文章进行总结，并提出当前存在的问题以及未来改进和展望。
1.3 目的本文旨在给读者提供关于齿轮材料选择和表面处理的全面指南。
通过对材料选择和表面处理原理、方法以及实际案例的研究分析，读者将能够更好地理解齿轮材料选择和表面处理在机械设计中的重要性，从而为工程实践提供参考和指导。
通过本文的阅读，读者将掌握到相应技术领域内的基础知识，并能够运用于自己的项目中，以提高设备的传动效率、减少故障率并延长使用寿命。
2. 齿轮材料选择：2.1 材料性能要求：选择适合的齿轮材料需要考虑一系列的性能要求。
首先，齿轮材料应具有足够的强度和硬度，以承受工作条件下的载荷和磨损。
此外，耐疲劳是关键指标之一，因为齿轮通常要经历数以百万计的旋转循环。
良好的耐蚀性也很重要，在潮湿或腐蚀环境中工作时，这可以有效延长齿轮的使用寿命。
温度和摩擦系数也会对材料选择产生影响，特别是在高温或高速运动下。
2.2 常见齿轮材料介绍：常用的齿轮材料包括钢、铸铁、铜合金和塑料。
钢具有出色的强度和韧性，并且适用于大多数应用场景。
高速重载齿轮材料的选择
高速重载齿轮材料的选择本文将介绍高速重载齿轮材料选择的背景和重要性。
高速重载齿轮是工程中的重要零部件，广泛应用于各种机械设备和传动系统中。
高速工作条件下，齿轮所承受的负荷和摩擦都会增加，对材料的选择提出了更高的要求。
选择合适的齿轮材料对于确保工程设备的可靠性、提高工作效率和延长设备使用寿命都起到至关重要的作用。
在选择高速重载齿轮材料时，需要综合考虑以下因素：强度和耐磨性：齿轮材料应具有足够的强度来承受高负荷，并且能够抵御摩擦和磨损引起的损伤。
疲劳寿命：高速重载齿轮在长期使用中可能会面临疲劳破坏的风险，选择具有较长疲劳寿命的材料可以延长齿轮的使用寿命。
抗腐蚀性：某些工作环境可能会导致齿轮材料受到腐蚀，因此应选择具有良好抗腐蚀性能的材料。
制造成本：齿轮材料的选择还需要考虑制造成本，以确保经济性和可行性。
在当前的齿轮材料选择中，常见的选项包括钢、铸铁、铜合金等。
根据具体的工程需求和性能要求，选择合适的材料非常重要。
本文将深入探讨高速重载齿轮材料选择的相关因素和影响因素，以帮助读者更好地理解并做出相应的决策。
请阅读下文以获取更多相关信息。
高速重载齿轮在各个领域中扮演着重要角色，选择合适的材料对于齿轮的性能和寿命至关重要。
以下是常用于高速重载齿轮的材料：合金钢：合金钢是一种硬度高、强度大的材料，具有耐磨损和耐高温的特性，适用于高速重载齿轮的制造。
合金钢能够承受高压和重载，提供稳定的齿轮传动效果。
工具钢：工具钢具有良好的强度和韧性，适用于高速重载齿轮的制造。
它具有抗疲劳和抗磨损的特性，能够在高负荷和高速条件下工作，延长齿轮的使用寿命。
铸铁：铸铁是一种常用的齿轮材料，能够以较低的成本制造齿轮。
虽然铸铁的硬度相对较低，但它具有良好的耐磨性和吸振性能，适用于一些低速高扭矩的重载齿轮。
总之，根据实际应用需求，选择合适的材料对于高速重载齿轮的性能和寿命具有重要影响。
合金钢和工具钢是常用的高速重载齿轮材料，而铸铁则适用于一些低速高扭矩的重载齿轮制造。
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。
齿轮材料的选择原则
齿轮材料的选择原则齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。
齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。
齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。
在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。
如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。
因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。
满足材料的机械性能材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。
齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。
齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。
齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。
因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。
为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。
另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。
要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。
如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
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齿轮材料的选择原则
齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。
齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。
齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。
在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。
如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。
因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。
满足材料的机械性能
材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。
齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。
齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。
齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。
因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。
为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。
另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。
要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。
如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。
满足材料的工艺性能
材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。
齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。
一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。
但强度不够高，淬透性较差。
而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。
我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。
例如汽车变速箱中的齿轮选择20CrMnTi钢，该钢具有较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，芯部硬度为30-45HRC。
20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。
此外，20 CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。
且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。
适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条
件选用20CrMnTi钢是比较合适的。
材料的经济性要求
所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。
在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。
我们可以从以下几方面考虑：
从材料本身价格来考虑。
碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。
从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。
从齿轮生产过程的耗费来考虑。
首先，采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样，如12CrNi3A钢渗碳表面淬火的费用要比氮化处理的费用少得多，而碳氮共渗又具有生产周期短和成本低的特点。
其次，通过改进热处理工艺也可以降低成本。
如某齿轮工作时在高速、中载且承受中等冲击条件下，原选用中合金高级渗碳钢18cr2Ni4W A材料，其经过910-940℃渗碳，850℃淬火，180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1177Mpa、屈服强度≥834Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，冲击韧性≥980kJ／m2，硬度为58-62HRC。
虽能满足齿轮的使用性能和工艺性能，但零件的价格高。
现选用价格相对便宜的低碳中合金、中淬透性渗碳钢20CrMnTi。
经过910-940℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，冲击韧性≥680，硬度为58-62HRC。
仅此一项改进，材料费用不仅大大降低，而且满足了其使用性能和工艺性能。
第三，所选钢种应尽量少而集中，以便采购和管理。
随着齿轮形状、尺寸和材料向着多品种、多系列和个性化的方向发展，尤其是在型号多、产量小时，在齿轮锻造、机加工和热处理等生产工艺方面，存在着设计量大，生产周期长、效率低、成本高、能耗大、管理难和质量不易保证等不利状况，因此在齿轮选材时精选、优选和压缩材料牌号和规格有利于提高选材通用化、系列化和标准化程度，提高材料的利用率，提高材料采购的计划性，以减少库存积压、加快资金流动，方便储存和保管以及降低材料的成本消耗。
最后，我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。
如模锻件生产的模锻工艺已突破传统工艺的要求，在提供成型毛坯时，可利用少无切削工艺，模锻与机械精加工相结合，部分或全部取代切削加工直接生产零件，或在生产中采用成组技术与工艺，也可提高产品质量、生产效率和降低成本。
结束语
综上所述，在选择齿轮材料时。
必须了解我国工业发展形式，结合我国资源和生产条件，从实际出发，全面考虑机械性能、工艺性能和经济性等方面的问题，只有合理选材才能保证齿轮质量、降低产品成本，从而提高市场竞争力。