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齿轮的材料及热处理

1．表面淬火表面淬火常用于中碳钢或中碳合金钢．如45、40Cr钢等。淬火后表面硬度可达 HRC45~50，芯部较软，有较高的韧性，齿面接触强度高、耐磨性好。一般用于受中等冲击载荷的重要齿轮传动。 2．渗碳淬火渗碳淬火常用的材料为低碳钢或低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi等。渗碳淬火后表面硬度可达HRC56~62，芯部仍保持有较高的韧性。齿面接触强度高、耐磨性好。一般用于受冲击载荷的重要齿轮传动。 3．氮化氮化是一种化学热处理。氮化后表面硬度高（HRC>65），变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮等。常用材料如38CrMoAlA等。 4．调质调质常用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr钢等。调质处理后齿面硬度一般为 HBS200~280。因硬度不高，故可在热处理后进行精加工。一般用于批量小、对传动尺寸没有严格限制的齿轮传动。 5．正火正火处理能消除内应力，提高强度与韧性，改善切削性能。机械强度要求不高的齿轮传动可用中碳钢正火处理或铸钢正火处理。正火处理后齿面硬度一般为HBSl60～220。
§11.2材料
钢制齿轮分为软齿面（齿面硬度HBS≤350）和硬齿面（齿面硬度HBS>350）; 一对齿轮中，小齿轮的齿面硬度最好比大齿轮的高25～50HBS
2．铸钢 3．铸铁 4．非金属材料
要求：会查表齿轮常用材料及力学性能见
表11-1
11.2.2 齿轮的热处理

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。

齿轮热处理工艺【详尽版】

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,HRC50-556.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,HRC56-62.38CrAl38CrMoAl 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.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-6213.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤24115.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-5016.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.要求: 35CrMo 调质,HB255-302.17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。

齿轮常用材料及热处理

齿轮常用材料及热处理
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。

对齿轮材料的基本要求是：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。

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30～
50HBS。

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。

常用齿轮材料及其力学性能。

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。

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。

齿轮零件的材料、毛坯及热处理(精)

齿面热处理
为了提高齿面硬度、增加齿轮的承载能力和耐磨性，通常在滚、插、剃齿之后，珩、磨齿之前安排齿面高频感应加热淬火、渗碳淬火、氮碳共渗和渗氮等热处理工序。
精密机械制造基础四、课程总结
1
齿轮零件的材料
课程总结
3
2
齿轮的毛坯
齿轮的热处理
精密机械制造基础五、思考题
现要设计一个用于矿山带式输送机上的双级减速器中的低速级直
40Cr、球墨铸铁
精密机械制造基础二、齿轮的毛坯齿轮常用的毛坯是铸铁件、棒料、锻坯和铸钢坯。
棒料铸铁件锻坯
铸钢坯
精密机械制造基础三、齿轮的热处理
在齿轮加工工艺中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工的难易程度。
毛坯热处理
为了消除铸造、锻造和粗加工造成的残余应力，改善齿轮材料内部的金相组织和切削加工性能，通常在齿轮毛坯加工前后安排调质或正火等预热处理。
齿轮零件材料、毛坯及热处理
主讲教师：时虹副教授
精密机械制造基础
目录
01
02
齿轮零件的材料齿轮的毛坯
03
04
齿轮一、齿轮零件的材料
齿轮应根据使用要求和工作条件选取合适的材料，普通齿轮选用中碳钢和中碳合金钢，如40、45、40Cr、42SiMn等；强度要求高的齿轮可选取 20Mn2B、18CrMnTi、20Cr等低碳合金钢；对于低速轻载的开式传动的齿轮可选取ZG40、ZG45等铸钢材料或灰铸铁；非传力齿轮可选取尼龙、夹布胶木或塑料等。
齿圆柱齿轮传动机构，已知低速级小齿轮功率p1=29kw，输入转速 n1=242.2r/min，传动比 i=3.5，工作机载荷有轻微冲击，每天工作 12小时，结构紧凑，输送机单向运转，可靠性一般，试选择该低速级齿轮传动机构中齿轮的材料、毛坯及热处理方式。

常用齿轮材料及热处理

常用齿轮材料及热处理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。

齿轮材料的选择和热处理技术的应用对于齿轮的性能和使用寿命有着重要的影响。

下面将介绍一些常用的齿轮材料及其热处理方法。

1.铸铁材料铸铁是一种常用的齿轮材料，具有良好的可铸性、低成本和较高的耐磨性。

根据使用环境和要求，铸铁齿轮可以选择不同的热处理方法，如退火、正火和渗碳等。

退火可以改善铸铁的韧性和耐磨性，正火可以提高硬度和强度，渗碳可以增加齿面的硬度和耐磨性。

2.钢材料钢是齿轮制造中最常用的材料之一，具有较高的强度、硬度和耐磨性。

常用的钢材包括低碳钢、中碳钢和合金钢。

对于低碳钢和中碳钢，常用的热处理方法有退火、正火、淬火和渗碳等。

退火可以改善钢材的韧性，正火可以提高硬度和强度，淬火可以获得较高的硬度和耐磨性，渗碳可以增加齿面的硬度和耐磨性。

对于合金钢，除了上述热处理方法外，还可以通过调质淬火来提高材料的强度和耐磨性。

3.不锈钢材料不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的材料，常用于要求齿轮具有较高质量和美观外观的场合。

不锈钢的热处理方法主要包括退火和淬火。

退火可以消除不锈钢材料的内部应力和碳化物析出，提高材料的韧性和耐腐蚀性能。

淬火可以提高不锈钢材料的硬度和强度。

4.铝合金材料铝合金是一种密度低、重量轻的材料，常用于要求齿轮具有较高强度和良好耐磨性的场合。

对于铝合金齿轮，常用的热处理方法有固溶处理和时效处理。

固溶处理可以提高铝合金的强度和耐磨性，时效处理可以进一步提高材料的硬度和强度。

在选择齿轮材料和热处理方法时，需要根据具体的应用场景和要求来确定。

不同的材料和处理方法可以使齿轮具有不同的性能和使用寿命。

因此，在设计和生产齿轮时，应根据实际情况选择适合的材料和热处理方法，以确保齿轮的性能和可靠性。

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。

齿轮材料及热处理质量检验的一般规定齿轮材料及热处理质量检验要求

齿轮材料及热处理质量检验的一般规定齿轮材料及热处理质量检验要求（一）（GB/T8539-2000）4齿轮材料及热处理质量检验要求4.1一般原则不同材料、不同热处理工艺所得到的σHlim(接触疲劳极限)、σFlim（弯曲疲劳极限）和σFE（σFE=σFlim·Y ST）见图1～图14。

图中的各材料质量等级的定义为：ML表示对齿轮加工过程中材料质量及热处理工艺的一般要求；MQ表示对有经验的制造者在一般成本下可以达到要求的等级；ME表示必须具有高可靠度制造过程控制才能达到的等级；MX表示对淬透性及金相组织有特殊考虑的调质合金钢的质量要求。

4.2齿轮材料及热处理检验要求本条所列要求已经过实际应用验证，作为推荐性文件提出。

根据各自的经验或需要，齿轮制造厂家也可采用其他的方法或数据。

但应由齿轮供需双方对细节达成协议，尤其是大型齿轮的场合。

4.2.1铸钢、结构钢（图1、图2）由于这些钢材无一定化学成分要求，冶练方法也不明确，因此MQ线位于强度下限（ML，即MQ=ML）。

该类结构钢只用于轻载齿轮和次要齿轮。

当钢材生产可达到高档要求或经过实际验证时，亦可采用ME线数据。

4.2.2黑心可锻铸铁（图3、图4）这类材料通常用于小型轻载齿轮。

热处理工艺控制得当时，可提高材料性能。

从可靠性考虑，MQ线位于下限（ML），若经过实用验证，也可采用ME线数据。

4.2.3其他材料（图5～图14）其他材料的质量及热处理检验要求列于表1～表6。

表1铸铁材料（灰口及球墨铸）（图3、图4）序号项目灰口铸铁球墨铸铁ML MQ ME ML MQ ME1 化学成分不检验100%检验提交铸造合格证100%检验提交铸造合格证2 冶炼不规定电炉或相当设备不检验电炉或相当设备3 力学性能只提供HB值要求σb或HB，针对同炉号独立的试样做检验报告不规定检验σs(σ0.2)，σb,δ5，φ(代表性试样)靠近实际轮齿部位检验HB4 石墨形态规定但不必检验只担供HB值限制基体组织规定位不必检验铁素体含量≤5%不检验5 焊补在轮齿部位不允许焊补，其他部位只能在认可工艺下进行，焊补后应进行去应力退火处理不允许焊补6 去应力退火不规定推荐500～530℃，对于灰口合金铸铁530～560℃保温适当时间不规定推荐500～560℃保温适当时间7 内部缩孔（裂纹）不检验检验气孔、裂纹、砂眼，限制缺陷为检验检验气孔、裂纹、砂眼，限制缺陷8 表面裂纹不检验着色渗透探伤不检验不允许有裂纹，100%经磁粉或着色渗透探伤，大批量产表2非表面硬化调质钢（铸件）（图6、图8）表3非表面硬化调质钢（锻件或轧材）（图5、图7）表4表面硬化调质钢——经火焰及感应淬火（锻造、轧制或铸造）（图10、图12）表6表面硬化钢——经渗碳（碳氮共渗）（锻打或轧制）（图9、图11）9有效硬化层深度（按GB/T9450检验）有代表性试样检查或类似齿轮的同模数齿块试样的齿宽中部位于齿顶圆以下的齿顶高上检查，本指标关系到齿面接触强度。

汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺

汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺汽车齿轮是汽车传动系统中的重要组成部分，其质量直接影响汽车的性能和寿命。

因此，汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺是汽车制造中的重要问题。

首先，汽车齿轮材料的选择应考虑以下几个方面：1.强度和硬度：汽车齿轮需要承受较大的载荷和磨损，因此需要具有较高的强度和硬度。

2.韧性：汽车齿轮在工作过程中需要承受冲击和振动，因此需要具有较好的韧性，以避免断裂和裂纹的产生。

3.耐磨性：汽车齿轮需要长时间工作，因此需要具有较好的耐磨性，以延长使用寿命。

4.加工性能：汽车齿轮需要经过精密加工，因此需要具有较好的加工性能，以保证加工精度和表面质量。

基于以上考虑，常用的汽车齿轮材料有以下几种：1.碳素钢：碳素钢具有较高的强度和硬度，但韧性较差，容易产生裂纹和断裂。

2.合金钢：合金钢具有较高的强度、硬度和韧性，但加工性能较差，需要采用先进的加工工艺。

3.铸铁：铸铁具有较好的耐磨性和韧性，但强度和硬度较低，适用于低速和中速齿轮。

4.不锈钢：不锈钢具有较好的耐腐蚀性和韧性，但强度和硬度较低，适用于低速和中速齿轮。

其次，汽车齿轮材料的热处理工艺也是影响其性能的重要因素。

常用的热处理工艺有以下几种：1.淬火：淬火可以提高齿轮的硬度和强度，但会降低韧性，容易产生裂纹和断裂。

2.回火：回火可以提高齿轮的韧性和耐磨性，但会降低硬度和强度。

3.正火：正火可以提高齿轮的强度和硬度，同时保持一定的韧性和耐磨性。

4.表面强化：表面强化可以提高齿轮的耐磨性和疲劳寿命，常用的方法有渗碳、氮化和喷涂等。

综上所述，汽车齿轮材料的选择及其热处理工艺是汽车制造中的重要问题，需要综合考虑材料的强度、硬度、韧性、耐磨性和加工性能等因素，选择合适的材料和热处理工艺，以保证汽车齿轮的性能和寿命。

常用铸造齿轮材料及其热处理工艺方法

常用铸造齿轮材料及其热处理工艺方法铸造齿轮因其加工性能好、耐磨性高、噪声低及成本低等优点，在机械制造行业得到广泛应用。

常用铸造齿轮材料主要包括铸铁及铸钢。

常用齿轮铸铁材料是灰铸铁和球墨铸铁，因铸铁中存在游离石墨和多孔性结构，故齿轮的耐磨性良好、噪声小。

与铸铁齿轮材料相比，铸钢材料具有较高强度、硬度和耐磨性能，可用于负荷较大的大型齿轮。

一、铸铁齿轮材料及其热处理铸铁齿轮常用材料为灰铸铁及球墨铸铁。

1.齿轮用灰铸铁灰铸铁抗拉强度低，脆性较高，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、缺口敏感性小、减振性及成本低特点，可用于低速、载荷不大的开式齿轮传动。

（1）齿轮用灰铸铁的牌号及力学性能齿轮用灰铸铁的牌号及抗拉强度见表1。

（2）灰铸铁齿轮表面硬度和耐磨性灰铸铁表面热处理前最好先正火处理。

表面热处理，如高中频感应淬火及化学热处理等，其中高中频感应淬火应用最多。

高中频感应淬火温度通常采用850~950℃加热淬火，由于铸铁导热性差，因此加热速度不易太快，单位功率要比同样的钢件小一些。

否则，会产生裂纹和熔化现象。

铸铁经高频感应加热后，淬火冷却介质一般采用水、PAG进行冷却。

回火温度一般在200~400℃，铸铁齿轮经淬火、回火后硬度为40~50HRC。

灰铸铁齿轮金相检验执行GB/T7216《灰铸铁金相检验》标准。

2.齿轮用球墨铸铁球墨铸铁的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。

齿轮制造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。

（1）球墨铸铁牌号、基体组织、力学性能及其各热处理状态下的力学性能球墨铸铁牌号、基体组织、力学性能见表2。

（2）球墨铸铁热处理铸造齿轮毛坯的预处理一般采用退火、正火，也可进行正火+回火，或调质处理。

球墨铸铁齿轮的常用热处理工艺见表3。

（3）球墨铸铁金相检验执行GB/T9441《球墨铸铁金相检验》标准。

陈国民：齿轮材料和热处理1

(3)金相组织淬火钢表层含有5%的非马氏体（体积分数）组织时，弯曲疲劳极限将降低10%。图3是非马氏体组织对弯曲疲劳极限的影响。对于马氏体组织，只有经过适当回火后才有良好的疲劳性能。
疲劳极限
40Mn2 42MnMo 40CrNiMo 40Cr 40B
图3 非马氏体组织对疲劳极限的影响
σ-1/MPa
平均寿命周次（×106）
寿命比
3.15～4.41
3.85
1.00
1.88～2.21
2.08
0.54
4.89～5.20
5.06
1.31
注：
1.喷丸工艺：喷丸在转台喷丸机上进行，铁丸尺寸为Ф0.6～Ф1.0mm，喷射速度为58.3m/s，转台每转一圈,将零件转90°,一般喷丸共喷四圈，强化喷丸喷八圈。 2.齿轮用20Mn2TiB钢制造，经气体渗碳（层深1.0～1.3mm），淬火及回火。 3.试验在封闭式变速箱试验台上进行，中间轴挂一档作运转试验，以中轴一档齿轮的损伤为寿命的标准。
5 8 ～ 6 4 HRC 或 7 5 . 7 ～ 81.1HR30N,同炉热处理件数 ≤5时全部检查，否则抽查
7.2
模数 ≥ 1 2 mm 时齿宽中线齿根区域的表面
不规定
满足图样要求，抽查代满足图样要求，全部检
8 心部硬度
21HRC以上
25HRC以上
推荐测量位置：齿宽中部齿根30°切线的法向上，深度为5倍硬化层深，但不小于1 倍模数。可按技术条件要求，或采用供需双方协议的检查方法进行检测。
GB/T 10561方法B检验Ⅱ区纯度，检验面积近200mm2.下表为夹杂物
3
纯度及冶炼
级别。
A
B

齿轮的热处理

齿轮传动的特点齿轮传动是目前最广泛的一种传动形式，可用来传递任意两轴间运动和动力。

齿轮传动在矿山机械、运输机械、化工机械、建筑机械、起重机械、金属切削机床中都有着广泛的应用。

齿轮传动所以能获得如此广泛的应用，是因为它具有下列优点：①瞬时传动比恒定，工作平稳性高；②效率高，高精度的一对渐开线圆柱齿轮，效率可达0.99以上；③传动比范围大，可用于减速或增速；④传动功率和圆周速度的范围大，功率可以小于一瓦到高达十几万千瓦，圆周速度小可以很低，也可以达到300m/s以上；⑤尺寸小，结构紧凑。

但齿轮传动具有以下缺点:①制造成本较高，高精度的齿轮需用高精度的机床和刀具，故制造成本高；②低精度的齿轮在传动时冲击、振动、噪声较大；③不适用于远距离两轴间的传动。

齿轮传动的类型齿轮传动应用广、类型多。

按其相对运动情况可分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类。

⒈平面齿轮传动两齿轮间相对运动为平面运动，其轴线互相平行。

⒉空间齿轮传动两齿轮间相对运动为空间运动，其轴线相交或交错。

按照齿轮轴线间相互位置、齿向和啮合情况，齿轮传动的分类见表1齿轮传动的类型和应用表-1按照工作条件，齿轮传动可分为开式、半开式和闭式三种。

开式传动齿轮外漏，灰尘及杂物易落入齿面且润滑较差，故齿面易磨损，多用于低俗不重要的场合；半开式传动设有简单的防护罩，润滑得以改善，但灰尘和杂物仍能侵入；闭式传动，其齿轮及轴承均封闭在刚性较大的箱体内，具有良好的润滑和工作条件，故用于重要的场合。

渐开线齿轮的基本参数⑴齿数z：齿轮圆周上凸出的部分称为轮齿，其总数称为齿数，它均匀分布在圆柱体上。

齿数用z表示。

模数压力角一定时，齿数越多，齿轮几何尺寸越大，同时渐开线齿廓曲线平缓。

⑵模数m：分度圆直径d与齿距p及齿数z之间的关系为πd=pz或d=p/π z式中，π为无理数，计算出d若也为无理数，这将给齿轮的设计、制造和检验等带来很大不方便。

所以工程上把p/π规定为简单有理数并标准化，称为齿轮的模数，用m表示，其单位为mm，即m=p/π或p=πm所以d=mz模数是齿轮的一个参数，是齿轮所有几何尺寸计算的基础。

两对直齿圆柱齿轮,材料,热处理完全相同,方案

两对直齿圆柱齿轮,材料,热处理完全相同,方
案
两对直齿圆柱齿轮在机械传动中扮演着重要的角色，而材料与热
处理的选择则会影响到齿轮的使用寿命、扭矩传递能力、运行稳定性
等诸多性能，因此在进行齿轮设计时，对其材料和热处理方案需要认
真考虑。

一、选择材料
直齿圆柱齿轮的材料通常有石墨素铸铁、碳素钢、合金钢、铸钢等。

对于同样形状的齿轮，材料的选择会影响其强度、硬度、韧性等。

若要保证齿轮的耐磨损性和传动性能，则需要选择硬度高、强度大的
材料。

在此案例中，若两对齿轮所处的工作环境温度较高，应选择耐高
温的材料，例如铸钢（GCr15）。

若工作环境温度较低，则可以选择碳
素钢或合金钢作为齿轮材料。

二、确定热处理方案
齿轮的热处理是保证其性能的关键之一，热处理方案的选择直接
影响到齿轮的性能，如强度、硬度、韧性、抗磨损性。

通常，齿轮的热处理工艺包含加热、淬火、回火三个基本阶段。

加热温度、淬火介质和温度、回火温度等参数的选择与控制缺一不可。

以GCr15为例，在加热温度为860℃时，淬水冷却+-1℃，温度达到60℃以下，并在240-260℃间进行回火，可以得到性能稳定、强度巨大的齿轮。

总之，在设计齿轮时，需要考虑到所处工作环境、齿轮性能等多
方面因素，从而合理选择材料和热处理方案，以确保齿轮的使用寿命
和传动效率。