常用齿轮表面处理及力学性能
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮、氮碳共渗工艺及质量控制
齿轮渗氮是一种提高齿轮表面硬度和耐磨性的表面处理方法，可以通过在齿轮表面注入氮气，使其在表面形成氮化层。
齿轮渗氮的主要工艺包括气体渗氮和盐浴渗氮两种方法。
1. 气体渗氮工艺：气体渗氮是将齿轮置于渗氮炉中，通过加热至高温状态，然后通过氨气或氮气等气体进行渗透处理，使氮原子渗入齿轮表面形成氮化层。
这种工艺具有操作简单、渗透深度可控、成本较低等优点。
2. 盐浴渗氮工艺：盐浴渗氮是将齿轮浸入温度较高的盐浴溶液中进行处理，使盐浴溶液中的氮原子渗透到齿轮表面形成氮化层。
这种工艺渗透速度较快，渗透深度大，但操作复杂，成本较高。
质量控制是齿轮渗氮过程中非常重要的环节，主要包括以下几个方面：
1. 温度控制：温度是齿轮渗氮过程中的重要参数，需要控制在合适的范围内，以保证渗透效果和避免过热损坏齿轮。
2. 渗氮时间控制：渗氮时间是影响氮化层深度和均匀性的重要因素，需要根据齿轮的具体要求和设计要求来确定。
3. 渗氮介质控制：选择合适的渗氮介质对于渗透效果和氮化层质量都有重要影
响，需要根据具体情况进行选择。
4. 清洗和处理后的质量检验：渗氮后需要对齿轮进行清洗和处理，以去除表面的残留物，然后进行质量检验，包括硬度测试、金相分析、氮化层厚度测量等。
通过合理的工艺选择和质量控制，可以确保齿轮渗氮的效果和质量，提高齿轮的使用寿命和性能。
齿轮表面热处理
I齿的转动，带动了II齿 的转动，啮合点A的位置 也会由上而下地在II齿 表面移动直到II齿的根 部。 在啮合点A处还有一个特 点，就是两个齿表面有 相对的滑动，滑动方向 与压应力垂直。
当齿表面磨损到一定程度，就会使两齿的啮合不平稳。
于是，大的噪声、大的振动就会接踵而来，使车床主
轴产生度可达3200℃，用 它加热钢的表面，加热速度快，使钢表层一定深度内加热 到橘红色，大约850℃，而钢的里边温度还不高。
这时，浇上水，表面和里面很快冷却，表层一定深度 内就淬火了，硬度很高，很耐磨，而里面却因为温度低，
淬不上火，硬度就低，韧性好，这不就达到三高了吗?!
在整个齿轮齿面表面淬火后，还不能直接用，因为表 面虽然很硬了，但脆性大，用起来容易裂，也容易崩块。
控制感应线圈对零件的感应加热时间，就可有效地控制加 热温度，待表面达到所需的温度就可将感应线圈移开、喷水， 使零件在加热深度范围内淬火，获得高硬度的淬火层。
对于钢，加热温度850℃以上时，加热深度与感应电 流频率的关系为：
式中，δ f
50 (cm)
f
加热深度(cm) 感应电流频率(Hz)
例如，当f=8000Hz时，加热深度为0.56cm，即5.6mm； 当f=1MHz时，加热深度为0.O5cm，即0.5Omm。
齿轮用感应加热表面淬火法就很 容易达到三高（高耐磨性、高强 度、高韧性）的要求。
无论是碳钢还是合金钢，可以通 过加热和冷却来改变它们的性能。
把 三 块 45 钢 ( 碳 的 质 量 分数为0.45%的一种碳 钢)放在电炉里都加热 到 830℃ ， 一 块 取 出 投 入水盆中冷却，一块取 出放在地上在空气中自 然冷却，最后一块就放 在电炉里停了电后让它 同炉子一块冷却。
齿轮渗碳厚度范围
齿轮渗碳厚度范围
齿轮渗碳是一种常用的表面处理工艺，通过在齿轮表面渗入碳元素，可以显著提高齿轮的硬度和耐磨性能。
然而，齿轮渗碳的厚度范围对于不同的应用场景是有一定要求的。
齿轮渗碳的厚度范围通常在几十微米到几百微米之间。
具体的厚度要求取决于齿轮的使用环境和功能要求。
一般来说，渗碳层的厚度越大，齿轮的硬度和耐磨性能就越好。
但是过厚的渗碳层可能会导致齿轮的变形和脆性增加，从而降低齿轮的强度和韧性。
对于一般的机械传动齿轮，渗碳层的厚度一般在50微米到150微米之间。
这样的厚度范围可以有效提高齿轮的硬度，使其能够承受较大的载荷和磨损。
同时，适当的渗碳厚度还可以提高齿轮的韧性，增加其使用寿命。
对于高载荷和高速度的齿轮传动系统，渗碳层的厚度可能需要更大。
一般来说，这样的齿轮需要具有更高的硬度和耐磨性能，以保证其在高应力和高摩擦条件下的可靠工作。
因此，这类齿轮的渗碳厚度一般在150微米到300微米之间。
对于一些特殊要求的齿轮，渗碳层的厚度可能会有所不同。
比如，在一些需要更高硬度和耐磨性的齿轮上，渗碳层的厚度可以达到300微米以上。
而在一些对齿轮噪声和振动要求较高的场合，渗碳层的厚度一般会相对较小，通常在50微米到100微米之间。
齿轮渗碳的厚度范围是根据齿轮的使用环境和功能要求来确定的。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的渗碳厚度，以保证齿轮的性能和可靠性。
同时，在进行齿轮渗碳处理时，还需要注意控制渗碳的工艺参数，以确保渗碳层的均匀性和一致性，从而提高齿轮的质量和使用寿命。
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。
齿轮的材料及热处理方法
齿轮的材料及热处理齿轮的材料渗碳硬化钢这是指低碳合金钢。
含碳量为 0.15% ∼ 0.20% 的钢中添加了 Ni，Cr，Mo，Mn 等元素，通过渗碳淬火处理提高表面硬度后使用。
在日本，一般使用的材料如下表所示。
铝青铜铸造合金青铜铸造合金机械结构用碳素钢钢材最为普及的材料，亦是本公司使用最多的材料。
可以施加高频淬火处理。
铬钼钢钢材经过淬火，回火，高频淬火后使用。
淬火对轮齿表面进行硬化处理以提高轮齿强度。
方法有很多，具有代表性的有以下几种。
渗碳淬火渗碳 => 淬火 => 洗净 => 回火 => 喷砂处理 => 检查【方法】一般使用碳酸气进行气体渗碳。
- 表面硬度⋯⋯⋯ 55 - 60HRC- 硬化深度⋯⋯⋯ 1.0 ㎜左右（使用负载越大，硬化层就需越深）低碳合金钢在渗碳环境中加热到转变点以上并保持这个温度，碳素从表面渗入。
碳素渗入后，与 S45C 等在同等条件下进行淬火处理，表面硬度提高。
【特点】由表面到中心部，硬度由硬到软连续变化，所以表面硬而内部富有韧性。
材料一般使用 SCM415 等。
左图 / 渗碳淬火炉右图 / 齿轮的淬火层高频淬火【方法】调质材 => 淬火 => 回火【特点】只有被感应圈所加热的周围产生硬化。
根据形状使用各种不同的感应器，不熟悉的话，会产生裂纹及翘曲变形。
为了防止淬火裂纹，使用含硫，含磷量少的材料。
通常，含碳量在 0.55% 以下的材料产生淬火裂纹的可能性比较小。
材料牌号有 S45C，SCM440 等等。
左图 / 淬火设备右图 / 回火炉。
齿轮热处理
齿轮热处理
齿轮热处理是在特定的温度环境下，对齿轮表面进行热处理，以提高齿轮的物理和力学性能的一种处理方法。
它主要包括硬化、淬火、回火和正火等多种处理方式，以有效改善材料的硬度、强度、延性、疲劳性能、耐磨性和抗腐蚀性能。
齿轮热处理可以分为局部热处理和综合热处理。
局部热处理是指对部分齿轮面进行热处理以改变齿轮表面的组织，从而改变部分或全部材料的性能。
综合热处理则指不仅仅是表面热处理，而是对整个齿轮材料进行热处理，从而影响材料的内部组织。
硬化是齿轮热处理的一种，既可以在表面硬化，也可以综合硬化。
表面硬化主要使用气体燃烧、激光热处理、散热弹、激光诱导等多种方式，将齿轮表面层处理硬度提高，从而改善齿轮外形精度、疲劳强度、耐磨耗和使用寿命。
局部硬化处理也可以改善接合面和精加工部位的疲劳性能。
综合热处理可以分为淬火、正火和回火等几种方式。
淬火是将铁素体材料在较高温度环境中，可以使材料硬度更高，但延性会降低；正火可以使齿轮表面层硬度、强度和延性得到改善，但要求环境非常严格；回火是把淬火或正火的齿轮在低温环境下加热到一定温度，以稳定材料组织，改善物理力学性能和抗腐蚀性能。
齿轮热处理有利于改善齿轮物理和力学特性，提高齿轮耐磨性和抗腐蚀性，延长使用寿命，减少噪音，并有助于建立齿轮耐磨损、耐氧化和耐腐蚀性的技术规范。
因此，表面处理对齿轮的性能特性有着重要的作用，在设计和制造齿轮有重要的意义。
齿轮热处理
DI— 某一钢材在冷却速度为无穷大的 冷却介质中淬火后，其钢材中心部分 获得50%马氏体组织时的最大直径
表38
钢在各种常用淬火剂中的冷却速度和冷却强度
在下列温度区间的最高冷却速 度/（℃/s） 650～550℃ 300℃ 85 85 70 5 6 9 80 45 30 以20℃水为标准的相对冷却强 度H 650～550℃ 1.00 0.79 0.54 0.19 0.30 0.40 0.69 0.60 0.52 300℃ 1.00 1.00 0.82 0.06 0.07 0.11 0.94 0.53 0.35
汽化热
蒸汽压
添加剂的影响
添加剂
温 度
外界因素的影 响 冷却条件
表40 冷却条件对冷却强度的影响
冷 却 强 度 H 冷却状态
空 气
静 止 轻微搅动 缓慢搅动 中等搅动 强烈搅动 激烈搅动 端淬喷水 0.02
油
0.25～0.30 0.30～0.35 0.35～0.40 0.40～0.50 0.50～0.80 0.80～1.10 -
图20 要求的最低硬度与调质钢强度之间的关系
相对硬度值的大小对调质钢的强度、塑性和韧性有影响，特别是在高强度时 这种影响就显得更大，图21给出了这种关系。
图21 相对淬火硬度对力学性能的影响
3.3.3 齿轮钢材的调质深度 表44 已知钢材及圆棒直径求截面硬度分布的方法
求作方法步骤 参 考 图
已知： 求
Dc—在某一冷却介质中淬火后能获得 完全淬透的最大截面直径 例： Dc 水 =37.5mm ，表示这种钢在水 中淬火的临界直径为37.5mm
临 界 直 径 法
理 想 临 界 直 径 计算法
通过 钢材的化学成分和本质晶粒度来计算其淬透性 DI=DIc×FSi×FMn×FCr×FMo×…… 式中： DI—理想临界直径（mm） DIc—碳钢在不同含碳量及晶粒度时的理想临界直径（ mm） FSi—合金元素Si一定含量时的淬透性系数（FMn、 FCr……意 义相同）
齿轮所有热处理总结-
--齿轮热处理例如：30CrMnTi 调质275~310HB，齿轮表面淬火58~63HRC，淬火深度1~2mm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,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900 9.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、18Cr2Ni4W A、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。
常用齿轮表面处理及力学性能
齿轮常用表面处理及力学性能
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表
钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
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。
齿轮常用材料及其力学性能
材料牌号 热处理种类 截面尺寸 力学性能 直径D，mm 壁厚S，mm σb，N/mm2 σs，N/mm2 调质钢 ≤100 ≤50 588 294 101～300 51～150 569 284 301～500 151～250 549 275 501～800 251～400 530 265 ≤100 ≤50 647 373 101～300 51～150 628 343 301～500 151～250 608 314 ≤100 101～300 301～400 401～500 ≤100 101～200 201～300 301～500 ≤100 101～200 201～300 ≤200 201～300 ≤100 101～300 301～500 501～800 ≤200 201～400 401～600 ≤100 >100～300 >300～500 >500～800 ≤100 >100～300 >300～500 >500～800 ≤50 51～150 151～200 201～250 ≤50 51～100 101～150 151～250 ≤50 51～100 101～150 ≤100 101～150 ≤50 51～150 151～250 251～400 ≤100 101～200 201～300 ≤50 >50～150 >150～250 >250～400 ≤50 >50～150 >150～250 >250～400 785 735 686 637 785 735 686 637 834 735 686 735 686 735 686 637 588 863 814 765 735 686 637 588 735 686 637 588 510 441 392 373 510 461 441 373 硬度 HB 169～217 162～217 162～217 156～217 229～286 217～255 197～255 40～50 229～286 217～269 217～255 196～255 45～55 229～286 217～269 217～255 196～255 45～55 539 229～286 490 217～269 441 207～255 45～50 490 241～286 441 241～286 45～55 588 539 490 392 229～286 217～269 196～241 187～241 45～55 686 269～302 637 241～286 588 241～269 50～55 539 490 441 343 539 490 441 392 241～286 241～286 229～269 217～255 48～55 207～269 207～269 207～269 207～269 40～45 第 1 页，共 2 页 HRC
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。
齿轮材料及热处理
齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理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。
齿轮、齿轮轴工艺介绍
检测 划线 钻孔
• 检测:超声波探伤,看齿 轮内部是否含有缺陷.
• 划线:划起吊孔及减重 孔线.
• 钻孔:钻起吊孔及减重 孔(Φ60及以下孔用摇 钻加工, Φ60改用镗床 加工).
滚齿
• 滚齿:粗滚齿,公法线留量(按工艺规定执行)严格按径跳端跳 找正,差动挂轮计算到小数点后第6位,齿底粗糙度达到 Ra12.5以上.
55-59HRC.
2.表淬类齿轮轴(中硬齿面): 42CrMo,40Cr,45.
43-50HRC(50-58HRC).
3.调质齿轮轴(软齿面):
42CrMo,40Cr,45
300-330HBS.
齿轮
• 硬齿面： • 锻造—检测—正火—粗车—超声波探伤—划线—钻孔—（镗钻减重孔
并倒角）—滚齿—钳工—外—精车—磨齿—着色探伤—划线—插键槽。 • 中硬齿面： • 锻造—检测—正火—粗车—划线—钻孔—（镗钻减重孔并倒角）—
好.(涂漆,效果不是特别理 想) • 2,渗碳层深度按图纸上限 加深0.4. • 3,淬火并喷细砂,出具各种 数据报告(齿表面硬度、齿 心部硬度、有效硬化层深 度、渗碳表面层金相组织 及级别、心部金相组织及 级别 ). • 4,齿根部喷丸强化.
精车各部
• 精车各部,将多余部分 车去,车基准,刻圆线.
• 划线：划键槽线 • 铣键槽：键槽各部均留余量1mm • 磨:磨各轴径, Ra3.2,Ra1.6轴径磨好并靠平端面. • 磨齿:需给出渐开线起始点直径,磨齿需修形,修缘,主要改变受力方向等.
着色探伤、铣键槽
• 着色探伤:划磨齿后是否存在裂纹等缺陷. • 铣键槽,若双键,加工中心铣键槽.
硬齿面齿轮常用热处理方式
硬齿面齿轮常用热处理方式
以硬齿面齿轮常用热处理方式为主题，本文将介绍硬齿面齿轮的定义、热处理的意义以及常用的热处理方式。
硬齿面齿轮是一种齿轮，其齿面经过热处理后具有较高的硬度和耐磨性，适用于高负荷、高速度和高精度的传动系统。
硬齿面齿轮的热处理是为了提高其机械性能和使用寿命。
常用的硬齿面齿轮热处理方式有淬火、回火、渗碳和氮化等。
淬火是将齿轮加热到临界温度以上，然后迅速冷却，使其齿面达到高硬度和高强度的热处理方式。
淬火后的齿轮硬度高，但脆性也增加，需要进行回火处理。
回火是将淬火后的齿轮加热到一定温度，然后冷却，使其硬度降低，同时提高其韧性和强度的热处理方式。
回火后的齿轮硬度适中，韧性好，适用于高负荷和高速度的传动系统。
渗碳是将齿轮表面浸入含有碳元素的液体中，使其表面碳含量增加，从而提高其硬度和耐磨性的热处理方式。
渗碳后的齿轮表面硬度高，耐磨性好，适用于高负荷和高速度的传动系统。
氮化是将齿轮表面暴露在含有氮元素的气体中，使其表面氮含量增加，从而提高其硬度和耐磨性的热处理方式。
氮化后的齿轮表面硬度高，耐磨性好，适用于高负荷和高速度的传动系统。
硬齿面齿轮的热处理是为了提高其机械性能和使用寿命，常用的热处理方式有淬火、回火、渗碳和氮化等。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的热处理方式，以达到最佳的效果。
第四节齿轮材料及热处理
一．
为提高抗磨损、点蚀、胶合、塑变：齿面要硬
为提高抗轮齿折断能力：齿芯要韧
二．
1.锻钢：适用于一般尺寸（d<400mm）、形状简单的齿轮，
通过热处理改变其机械性能。例：45、40Cr、20Cr。
2.铸钢：耐磨性好，强度较高，用于批量或尺寸（d>400）较大的齿轮。
3.铸铁：抗胶合及点蚀能力强，但抗冲击能力差。
6.常化（正火）：用于载荷平稳，一般用途。
常用于批量大、尺寸大、速度低、工作平稳、功率小的场合。4.非ຫໍສະໝຸດ 属材料：尼龙、塑料等。重量轻、噪声低。
三．
1.整体淬火：变形大、需精加工。
2.表面淬火：HRC=48～54，变形小。
3.渗碳后表面淬火（低碳钢）：齿芯韧、齿面硬。HRC=58～63
4.调质后渗氮（中碳钢）：齿芯具有综合机械性能、齿面硬。
5.调质（中碳钢）：具有综合机械性能。
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齿轮常用表面处理及力学性能
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表
钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
●表面淬火表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、 40Cr 钢等。
表面淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。
特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。
耐磨性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。
●渗碳淬火渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、 20Cr 钢等。
渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿轮心部仍保持较高
的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。
齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。
●渗氮渗氮是一种表面化学热处理。
渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。
由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等。
●调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、40Cr、35SiMn 钢等。
调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。
因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。
●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采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。
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。