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
机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。对于性能要求较高的齿轮，可选用中碳合金钢（例如40Cr等）。其工艺路线为：备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→高频淬火+低温回火→装配。
正火工序作为预备热处理，可改善组织，消除锻造应力，调整硬度便于机械加工，并为后续的调质工序做好组织准备。正火后硬度一般为180~207HB，其切削加工性能好。经调质处理后可获得较高的综合力学性能，提高齿轮心部的强度和韧性，以承受较大的弯曲应力和冲击载荷。调质后的硬度为33~48HRC。高频淬火+低温回火可提高齿轮表面的硬度和耐磨性，提高齿轮表面接触疲劳强度。高频加热表面淬火加热速度快，淬火后脱碳倾向和淬火变形小，同时齿面硬度比普通淬火高约2HRC，表面形成压应力层，从而提高齿轮的疲劳强度。齿轮使用状态下的显微组织为：表面是回火马氏体+残余奥氏体，心部是回火索氏体。
⑵汽车、拖拉机齿轮
汽车、拖拉机齿轮的选材及热处理详见表13-4。
表13-4 汽车、拖拉机齿轮常用钢种及热处理
①m n—法向模数；② m s—端面模数
与机床齿轮比较，汽车、拖拉机齿轮工作时受力较大，受冲击频繁，因而对性能的要求较高。这类齿轮通常使用合金渗碳钢（例如：20CrMnTi、20MnVB）制造。其工艺路线为：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回大→喷丸→磨削→装配。正火处理的作用与机床齿轮相同。经渗碳、淬火+低温回火后，齿面硬度可达58~62HRC，心部硬度为35~45HRC。齿轮的耐冲击能力、弯曲疲劳强度和接触疲劳强度均相应提高。喷丸处理能使齿面硬度提高约2~3HRC，并提高齿面的压应力，进一步提高接触疲劳强度。齿轮在使用状态下的显微组织为：表面是回火马氏体+残余奥氏体+碳化物颗粒，心部淬透时是低碳回火马氏体（+铁素体），未淬透时，是索氏体+铁素体。
㈡轴类零部件的选材
轴是机械工业中最基础的零部件之一，主要用以支承传动零部件并传递运动和动力。
1、轴的工作条件，主要失效形式及对性能的要求。
⑴轴的工作条件：①传递扭矩，承受交变扭转载荷作用。同时也往往承受交变弯曲载荷或拉、压载荷的作用。②轴颈承受较大的磨擦。③承受一定的过载或冲击载荷。
⑵轴的主要失效形式：①疲劳断裂由于受交变的扭转载荷和弯曲疲劳载荷的长期作用，造成轴的疲劳断裂，这是最主要的失效形式。②断裂失效由于受过载或冲击载荷的作用，造成轴折断或扭断。③磨损失效轴颈或花键处的过度磨损使形状、尺寸发生变化。
⑶对轴用材料的性能要求：①高的疲劳强度，以防止疲劳断裂。②良好的综合力学性能，以防止冲击或过载断裂。③良好的耐磨性，以防止轴颈磨损。
2、典型轴的选材
对轴类零部件进行选材时，应根据工作条件和技术要求来决定。承受中等载荷，转速又不高的轴，大多选用中碳钢（例如45钢），进行调质或正火处理。对于要求高一些的轴，可选用合金调质钢（例如40Cr）并进行调质处理。对要求耐磨的轴颈和锥孔部位，在调质处理后需进行表面淬火。当轴承受重载荷、高转速、大冲击时，应选用合金渗碳钢（例如20CrMnTi）进行渗碳淬火处理。
⑴机床主轴
图13-8为C620车床主轴简图。该主轴承受交变扭转和弯曲载荷。但载荷和转速不高，冲击载荷也不大。轴颈和锥孔处有磨擦。按以上分析，C620车床主轴可选用45钢，经调质处理后，硬度为220~250HB，轴颈和锥孔需进行表面淬火，硬度为46~54HRC。其工艺路
图13-8 C620车床主轴简图
线为：备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→表面淬火+低温回火→磨削→装配。正火可改善组织、消除锻造缺陷，调整硬度便于机械加工，并为调质做好组织准备。调质可获得回火索氏体，具有较高的综合力学性能，提高疲劳强度和抗冲击能力。表面淬火+低温回火可获得高硬度和高耐磨性。表13-5给出了机床主轴的选材和热处理。
表13-5 根据工作条件推荐选用的机床主轴材料及其热处理工艺
资料来源：合金刚手册下册第三分册，治金工业出版,1979年版。
⑵汽轮机主轴
汽轮机主轴尺寸大、工作负荷大，承受弯曲、扭转载荷及离心力和温度的联合作用。汽轮机主轴的主要失效方式是蠕变变形和由白点、夹杂、焊接裂纹等缺陷引起的低应力脆断、疲劳断裂或应力腐蚀开裂。因此对汽轮机主轴材料除要求其在性能上具有高的强度和足够的塑韧性外，还要求其锻件中不出现较大的夹杂、白点、焊接裂纹等缺陷。对于在500℃以上工作的主轴还要求其材料具有一定的高温强度。根据汽轮机的功率和主轴工作温度的不同，所选用的材料也不同。对于工作在450℃以下的材料，可不必考虑高温强度，如果汽轮机功率较小（<12000kW），且主轴尺寸较小，可选用45钢，如果汽轮机功率较大（>12000kW），且主轴尺寸较大，则须选用35CrMo钢，以提高淬透性。对于工作在500℃以上的主轴，由于汽轮机功率大（>125000kW），要求高温强度高，需选用珠光体耐热钢，通常高中压主轴选用25CrMoVA或27Cr2MoVA钢，低压主轴选用15CrMo或17CrMoV钢。对于工作温度更高，要求更高高温强度的主轴，可选用珠光体耐热钢20Cr3MoWV（<540℃）或铁基耐热合金Cr14Ni26MoTi（<650℃）、Cr14Ni35MoWTiAl（<680℃）制造。
气轮机主轴的工艺路线为：备料→锻造→第一次正火→去氢处理→第二次正火→高温回火→机械加工→成品。第一次正火可消除锻造内应力；去氢处理的目的是使氢从锻件中扩散出去，防止产生白点；第二次正火是为了细化组织，提高高温强度；高温回火是为了消除正火产生的内应力，使合金元素分布更趋合理（V、Ti充分进入碳化物，Mo充分溶入铁素体），从而进一步提高高温强度。
⑶内燃机曲轴
曲轴是内燃机的脊梁骨，工作时受交变的扭转、弯曲载荷以及振动和冲击力的作用。按内燃机的转速不同可选用不同的材料。通常低速内燃机曲轴选用正火态的45钢或球黑铸铁；中速的内燃机曲轴选用调质态的45钢、调质态的中碳合金钢（例如40Cr）或球墨铸铁。高速内燃机曲轴选用强度级别再高一些的合金钢（例如42CrMo等）。内燃机曲轴的工艺路线为：备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→轴颈表面淬火+低温回火→磨削→装配。各热处理工序的作用与机床主轴的相同。
近年来常采用球墨铸铁代替45钢制作曲轴，其工艺路线为：备料→熔炼→铸造→正火→高温回火→机械加工→轴颈表面淬火+低温回火→装配。铸造质量是球墨铸铁的关键，首先要保证铸铁的球化良好、无
铸造缺陷，然后再经风冷正火，以增加组织中的珠光体含量并细化珠光体，提高其强度，硬度和耐磨性，高温回火的目的是消除正火所造成的内应力。
㈢汽轮机叶片的选材
叶片是汽轮机的关键部件，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用。
1、叶片的工作条件、失效方式及性能要求
⑴叶片的工作条件：①受蒸汽或燃气弯矩的作用；②承受中、高压过热蒸汽的冲刷或湿蒸汽的电化学腐蚀或高温燃气的氧化和腐蚀；③受湿蒸汽中的水滴或燃气中的杂质磨损；④气流作用的频率与叶片自振频率相等时产生的共振力的作用。
⑵叶片的失效方式：叶片的失效方式为蠕变变形、断裂（包括振动疲劳断裂、应力腐蚀开裂、蠕变疲劳断裂及热疲劳开裂）和表面损伤（包括氧化、电化学腐蚀和磨损）。
⑶对叶片的性能要求：①高的室温和高温强度、塑性及韧性，以防止蠕变变形和疲劳断裂；②高的化学稳定性，以防止氧化、腐蚀及应力腐蚀开裂；③导热性好，热膨胀系数小，以防止热疲劳破坏；④耐磨性好，以防止冲刷磨损和机械磨损；⑤减振性好，以防止共振疲劳破坏；⑥良好的冷、热加工性能，以利于叶片成型、提高生产效率。
2、叶片的选材及热处理
叶片材料的选择主要取决于工作温度。对于中、低压汽轮机，叶片工作温度不高（<500℃），其失效的主要方式不是蠕变，而是共振疲劳和应力腐蚀开裂，因此，除在结构设计上避免共振外，应选用减振性能好的1Cr13和2Cr13马氏体不锈钢。对于工作于过热蒸汽中的前级叶片，虽温度较高（450~475℃），但腐蚀不明显，可采用低合金钢20CrMo进行氮化、镀硬铬或堆焊硬质合金。汽轮机后级叶片的工艺路线为：备料→模锻→退火→机械加工→调质→热整形→去应力退火→机械加工叶片根→镀硬铬→抛光→磁粉探伤→成品。退火是为了消除锻造应力，细化组织，改善切削加工性能，为调质作组织准备；调质是为了使叶片获得良好的综合力学性能和高温强度；热整形可提高叶片精度，校正热处理变形；去应力退火是为了消除热整形内应力；镀硬铬是为了提高抗氧化和耐蚀性。
对于高压汽轮机，叶片工作温度高于500℃，蠕变破坏是其失效的主要方式，1Cr13钢已不能满足热强性要求，应选用奥氏体耐热钢1Cr18Ni9Ti。工作温度低于600℃的高压汽轮机叶片也可选用马氏体耐热钢5Cr11MoV、15Cr12WMoV、15Cr12WMoVNbB、18Cr12WMoVNb。
对于燃气轮机叶片，因工作温度更高，其主要失效方式为蠕变和热疲劳破坏。当叶片工作温度低于650℃时，可选用奥氏体耐热钢1Cr17Ni13W、1Cr14Ni18W2NbBRE。在700~750℃时，选用Cr14Ni40MoWTiAl 或铁基高温合金。高于750℃，可选用镍基耐热合金Ni80Cr20或镍基高温合金。近年来，镍基高温合金的精密铸造、精密模锻、爆炸成形等新工艺已应用于燃气轮机叶片，TaC及NbC纤维增强镍基合金复合材料、SiC及Si3N4等新型陶瓷材料应用于燃气轮机叶片的研究也正在进行中。
1：根据减速机齿面硬度的大小，通常人们将齿轮传动分为两类，包括硬齿面齿轮传动和软齿面齿轮传动。
2：根据减速机齿面硬度的大小，通常人们将齿轮传动分为两类，包括硬齿面齿轮传动和软齿面齿轮传动。
3:通常一对啮合齿轮的齿面硬度均大于350HBS，称为硬齿面齿轮，否则被称为软齿面齿轮。
选择那种齿轮传动要根据设计要求，两种齿轮传动各有利弊，但有于硬齿面传动载荷大，使用寿命长，备广泛的应用。
硬齿面齿轮采用的材料及热处理方法很多，例如常用的几种：40Cr.45#.45Mn2钢，可以采用最终热处理，高频回火或者氮化处理。
例如：20Cr.20CrMnTi.20CrMnVB.20CrNiH等可以采用渗碳淬火，如38CrMnAl则可以用氮化工艺达到较高的硬度，一些特殊的材料要用特殊的热处理方法
:
范围
本标准规定了圆柱齿轮减速器的通用技术条件。
本标准适用于低速级中心距α≤1000mm的单级、两级和三级圆柱齿轮减速器（以下简称减速器），也适用于低速级转架半径R≤300mm的单级、两级和三级行星齿轮减速器（以下简称减速器）。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB191—1990 包装储运图示标志
GB/T1184—1996 形状和位置公差未注公差值
GB/T3480—1988 圆柱齿轮承载能力计算
GB/T4879—1985 防锈包装
GB/T6404—1986 齿轮装置噪声声功率级测定方法
GB/T10095—1988 渐开线圆柱齿轮精度
GB/T11368—1989 齿轮传动装置清洁度
GB/T13306—1991 标牌
GB/T13384—1992 机电产品包装通用技术条件
JB/T5000.4—1998 重型机械通用技术条件铸铁件
JB/T5000.8—1998 重型机械通用技术条件锻件
JB/T5000.9—1998 重型机械通用技术条件切削加工件
JB/T5000.12—1998 重型机械通用技术条件涂装
JB/T8831—1999 工业齿轮润滑油选用方法
JB/T8853—1999 圆柱齿轮减速器
JB/T9050.3—1999 圆柱齿轮减速器加载试验方法
3技术要求
3.1总技术要求
3.1.1减速器允许下列范围内正常工作：
a)环境温度为-40～+40℃；
注：当环境温度低于0℃时，启动前润滑油应预热。
b)负荷是稳定的或变化的，连续运转时应注明运转方向；
3.1.2齿轮副的最小法向极限侧隙应符合表1的规定。
3.1.3减速器不得有漏油或渗油现象，不得使污物和书一渗入机体内部。
3.1.4减速器的机体和机盖外形的重合度不大于表2的规定。
3.1.5质量超过20kg的零部件应有起吊钩（环）。
3.1.6减速器内腔的清洁度及其检验方法应符合GB/T11368的规定。
3.1.7地脚螺栓孔中心线的位移度不得大于0.2（D—d）。
注：D——地脚螺栓孔的公称直径mm；d——地脚螺栓孔的公称直径mm。
3.1.8减速器的主要件（齿轮、轴和机体等）用的材料应符合有关现行材料标准要求，并有制造厂的合格证。
3.1.9硬齿面齿轮减速器、行星齿轮减速器除了计算额定传动功率外，还应计算热功率，以便确定润滑冷却方法是否需要增加润滑冷却装置。
3.1.10当减速器处于低温工作环境下，可采用电加热器或蒸汽加热器加热，加热器应位于润滑油油面以下，当采用电家热时单位面积上的电功率不超过0.7w/cm2，以防止润滑油的炭化。
3.1.11单级或多级圆柱齿轮减速器的每级传动效率不小于0.98；单级或多级行星齿轮减速器的每级传动效率不小于0.97。
3.2齿轮制造技术要求
3.2.1齿轮检验项目见表3。
3.2.2在不要求互换性时，允许下列要素按相对精度测定：
a)螺旋角：其公称值为实际螺旋角的平均值；
b)基节：其公称值为实际基节的平均值；
c)齿厚：齿轮副中相配的另一个齿轮的齿厚应根据第一个齿轮的实际齿厚计算。
3.2.3齿面表面粗糙度应符合表4的规定。
注
1 括号内数值适用于硬齿面齿轮。
2 氮化齿轮齿面表面粗糙度Ra为1.6μm。
3.2.4磨齿齿轮应作齿顶修缘
滚齿齿轮精滚时一般应采用修缘滚刀。
3.2.5磨齿齿轮副小齿轮作齿向修形。齿向修形尺寸见图1和式（1）、式（2）：
式中：△S——齿向修形量，μm；
Fβ——齿向误差允许值，弘m；
b1——小齿轮齿宽，mm；
b2——大齿轮齿宽，mm；
Δb——大小齿轮宽差，mm；
Δb1——小齿轮的齿向修形长度，mm。
3.2.6齿轮热处理见附录A。
3.3机体制造技术要求
3.3.1机体可采用铸件，也可采用焊件。
3.3.2在铸造或焊接后应作人工时效处理。
3.3.3机体分合表面粗糙度Ra为6.3μm，与底平面的平行度为GB/T1184的8级。
3.3.4轴承孔与其机体端面的垂直度为GB/T1184的8级。
3.3.5机体和机盖自由结合时，分合面应密合，用0.05mm塞尺检查其缝隙，塞尺塞入深度不得超过分合面宽度的三分之一。
3.3.6齿轮轴承孔的中心距极限偏差fa、中心线平行度fx和fy应符合GB/T10095的要求。
3.3.7轴承孔中心线应与其分合面重合，其误差不大于0.3mm。
3.3.8机体不准渗漏油。
3.4装配技术要求
3.4.1轴承内圈必须紧贴轴肩或定距环，用0.05mm塞尺检查不得通过。
3.4.2按规定或图样要求调整轴承间隙。
3.4.3按本标准或图样要求检查齿轮副的最小侧隙及接触斑点。
3.4.4机体、机盖内壁以及位于减速器机体内部的未加工零件表面均应涂耐油油漆。机体、机盖及其他外露的非加工零件表面可按JB/T5000.12的规定涂漆，也可按用户要求涂漆。
3.4.5机体机盖分合面螺栓应按规定的预紧力拧紧。家预紧力的方式可用扭力扳手加预紧力矩加载，也可用液压式螺栓拉伸器按轴向力加载。其预紧力见表5。
4试验与检验
4.1减速器的试验应符合JB/T9053.3的规定。
4.2减速器生产厂应具有完善的检查记录档案。合格产品应签发合格证。
5标志、包装、运输及贮存
5.1每台产品须在明显位置固定标牌，其要求应符合GB/T13306的规定，并标明：
a)产品型号、名称；
b)主要技术参数（如转速、功率、转矩、重量等）；
c)出厂日期；
d)产品编号；
e)制造厂名称。
5.2产品包装、运输
5.2.1减速器轴伸与键外表面涂防锈油脂。并用塑料布包严捆扎结实，或采用其他防护措施。
5.2.2减速器齿轮、轴、轴承应涂以润滑油脂。
5.2.3减速器的包装储运应符合GB/T13384与GB191的规定。
5.3随机文件应用塑料袋封装后装入木箱，其内容包括：
a) 成套发货单及装箱清单；
b) 合格证书；
c) 产品按装及使用说明书等。
6制造保证
在用户遵守本标准与产品标准及有关文件规定的运输、保管、安装和使用条件下，减速器自发货之日起1年内如因制造质量不良而损坏或不能正常工作时，制造厂应无偿为用户修理或更换。
附录A
（标准的附录）齿轮润滑与热处理
A1齿轮润滑油
齿轮润滑油应按JB/T8831选用。
减速器选用的润滑油有：
a) 抗氧防锈工业齿轮油；
b) 中级压工业齿轮油；
c) 高级压工业齿轮油。
使用时环境温度不得低于-5℃。齿轮节圆线速度不大于25m/s，不符合上述情况应选用其他合适的润滑油。润滑油工作参考温度及温升见表A1。
注：1当高于表中数值时，应考虑需加冷却装置或喷油润滑，更换润滑油品种。
2当节圆线速度小于10m/s时，应采用浸油润滑，否则应采用喷润滑油。
A2齿轮毛坯与热处理技术要求
A2.1齿轮一般应采用锻钢件，直径大于或等于900mm的齿轮可采用锻造（或热滚轧）齿圈焊接齿轮，用圆柱销螺栓与轮心拼装结构。
A2.2调质齿轮的技术要求：
a)齿面硬度：一般调质齿轮为283HB以下；
中硬齿面调质齿轮为360HB以下；
注：硬度值应按布氏硬度表上数值选用。
b)重要齿轮可增添材料力学性能试验及无损伤的要求。
注：重要齿轮（以下均同）系指按GB/T3480方框图中疲劳极限的中限及上限，即为MQ和ME计算的齿轮。A2.3渗碳淬火齿轮的技术要求：
a) 齿面硬度：57HRC+4HRC；
b) 有效硬化层深度：（0.15～0.25）mn，mm；
c) 齿轮中心部硬度：30～46HRC；
d) 齿面不得有裂纹；
e) 重要的齿轮可增加材料力学性能试验。
A2.4感应淬火齿轮的技术条件：
a) 齿面硬度：48～56HRC（重要齿轮可取50～56HRC）；
b) 齿面有效硬化层深度（0.15～0.35）mn，mm；
齿面有效硬化层深度偏差一般不作规定，重要齿轮为有效硬化层深度的15％。
c) 齿底硬度：＞40HRC（重要齿轮＞45HRC）；
齿底硬化层深度：（0.10～0.30）mn，mm；
齿底硬化层深度偏差一般不作规定；
d) 心部调质硬度；
e) 齿面不得有裂纹；
f) 重要齿轮材料应做力学性能试验。
A2.5氮化齿轮
一般只适用于mn≤10mm的负荷平稳或薄壁结构、形状复杂的齿轮。
a) 齿面硬度
调质钢齿面硬度：＞450HV10（重要齿轮为650～700 HV10）；
渗氮钢齿面硬度：＞600 HV10（重要齿轮为700～850 HV10）；
b) 渗氮有效硬化层深度及其偏差见表A2；
c) 心部硬度：按调质要求；
d) 重要齿轮应做力学性能试验及无损探伤。
A3单件小批生产的渗碳淬火齿轮的齿厚公差
单件小批生产的渗碳淬火齿轮的齿厚公差可按表A3选用。
对可逆旋转的人字齿轮，在同一齿轮上左右旋齿的齿厚应力求保持一致，左右旋齿的齿厚相对极限偏差应保持在0.03～0.06mm以内。
同一组行星齿轮的齿厚极限偏差也应力求保持一致，各行星齿轮齿厚相对极限偏差应保持在0.02～0.05mm 以内。
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
浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度 随着机械工业的发展，对齿轮的质量要求日益提高，而齿轮的强度寿命和制造精度与热处理质量有很大关系。为了检验齿轮材料热处理质量，在1987年以前，我国的齿轮渗碳淬火内在质量检验标准多为终态金相检验标准。由于检测仪器的精度、分辨率等因素以及检验人员的经验参差不齐，造成检验结果有很大差异和争议。为了解决金相法内在检验存在的弊端，机械部在1987年借鉴了DIN.ISO等标准中有关内容，修订了我国现行齿轮渗碳淬火内在质量检验标准。此检验标准中，其金相组织检验标准基本与原标准相似，主要是对渗碳层深度及碳浓度梯度的测定作了较大的修改。下面就渗碳层深度和碳浓度梯度分别采用金相法与硬度法测定进行简述。 一、渗碳层深度的检测 1.1、金相法 1.1.1、取本体或与零件材料成分相同，预先热处理状态基本 相似的圆试样或齿形试样进行检测。 1.1.2、送检试样热处理状态为平衡状态，即退火状态。 1.1.3、低碳钢渗层深度为：过共析层+共析层+1/2亚共析层。 1.1.4、低碳合金钢渗层深度为：过共析层+共析层+亚共析层。 1.2、硬度法 1.2.1、取样方法同金相法取样方法一致。 1.2.2、送检试样状态为淬火+回火状态。 1.2.3、渗碳深度用有效硬化层来表示，其极限硬度根据不同要
求进行选择。 1.2.4、有效硬化层深度（DCp）：从试样表面测至极限硬度（如 HV550）之间垂直距离。 1.3、两种关于渗碳深度检测的方法存在着一定的对应关系，下面 用图形来描述。 从图中可看出：DCp（芯部）>DCp(HV500)>DCp(HV550) DCp(HV550)对应渗碳层中碳含量约为0.35~0.38%,此界限处即为金相法中1/2亚共析层处。 DCp(HV500)对应渗碳层中碳含量约为0.31~0.33%，此界限处为金相法中1/2亚共析层处。 DCp（芯部）对应渗碳层中碳含量为基体碳含量，一般为0.17~0.23%，此界限处为金相法中基体组织。
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
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。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
常用齿轮材料及热处理： 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。 钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种： 1．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。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。 2．渗碳淬火常用于低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执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，应进行磨齿。 3．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，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAlA。 4．调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，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。 5．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。 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。 来源：https://www.doczj.com/doc/c36073428.html,
齿轮热处理工艺【详细介绍】 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 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,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮 要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 4.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HRC40-45 5.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,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,HRC56-62 13.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
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。
如何合理选择齿轮材料 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。一、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。 二、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
（ 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
常用齿轮材料及热处理 Prepared on 24 November 2020
常用齿轮材料及热处理： 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。 钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种： 1．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。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。 2．渗碳淬火常用于低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执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，应进行磨齿。
3．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，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAlA。 4．调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，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。 5．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。 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。
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。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条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。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，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 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
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常用齿轮材料及热处理： 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。 钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种： 1．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。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。 2．渗碳淬火? 常用于低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执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，应进行磨齿。??? 3．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，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAlA。 4．调质? 调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，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。? 5．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。 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。 来源：
1 齿轮热处理概述 众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的用于汽车、飞机、坦克、轮船等工业领域。它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、是机械产品重要基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。由于齿轮在工业发展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征. 得益于近年来汽车、风电、核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。据了解，随着齿轮加工机床需求的增加，近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁路、电子等行业，都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，对齿轮加工机床制造商提出了新的要求。据权威部门预测2012 年将达到200 万吨。但我国齿轮的质量与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，主要表现在齿轮的平均使用寿命、单位产品能耗、生产率这几方面上。本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计齿轮的热处理方法。 齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运动速度和方向。是主要零件。其服役条件如下： (1)齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。在齿根部位受到很大的弯曲应力作用； ⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载； ⑶在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。 因此，齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部抗冲击能力。 齿轮常用材料有20Cr ，20CrMnTi, 18Cr2Ni4WA。 ①20Cr 有较高的强度及淬透性，但韧性较差。渗碳时有晶粒长大倾向，降温直接淬火对
求助] 20CrMnTi材料心部硬度偏低 各位前辈:车间有两种轴,材质20CrMnTi,外径小于40mm,一长一短.要求有效硬化层0.6-0.9 心部硬度35--43 设备:爱协林多用炉 工艺:温度910,碳势1.10 时间5小时. 降至860,碳势0.9,保温30分钟淬火,油温60(355等温油) 检测结果:有效硬化层,表面硬度及金相组织全合格,就是心部硬度:短轴齿根中心处刚刚合格,而长轴半径2分之一处基本在27,28最高有31,32的点. 1.分析原材料,符合国标,但合金元素含量均在下限,短轴比长轴略好些 2.试验:用箱式炉,温度880保温30分钟,用快速淬火油淬火(半截长轴试 样),结果 心部硬度仍然27,28 3在爱协林多用炉上修改工艺试验:温度910 碳势1.10 时间5小时. 温度 900 碳势0.9 时间1小时淬火 结果:短轴37,38长轴仍然27.28,另外金相组织,有效硬化层也合格,还看了下心部组织心部有少量铁素体,3级 4.请教了几位同行朋友,有认为淬火油冷却速度不够,建议使用快油,有 认为是 原材料的问题. 另外我们355油的油温设定为60,是因为我们发现油温在90以上时对 我们的 产品表面硬度有影响,才将油温降低的.油的品质也没问题,刚刚检过. 在这里还请各位前辈指点迷津! 直径可能太粗了 我们单位要求的都是27~42HRC 你们下限是35
还有考虑过材料淬透性没有，你可以订含H或者更好的钢，价钱你可以再了解一下 因为直径比较粗的时候如果你还是选用同一种材料，本身能力的限制 还有我们通常理解的心部硬度如果实心的话，就是半径的1/2的地方，请问楼上的怎么理解呢 我们正中心的那个地方一般有时候还22呢，所以楼主你的已经不错了 你们为什么要求35~42啊，你可以去查下20CrMnTi材料淬透性曲线，你1/2的地方差不多也是27，8度的。 所以我楼上那个人说是正常的，就是这个原因。你们都采取那么多措施了，油都换成等温了，还满足不了要求，那就换淬透性更好的材料做试验吧，比如20CrMo，或者20CrMnMo试试看看。 GB/T5216-2004我这个标准在办公室电脑里存着呢，这里没有的 你可以试着换一下淬透性更好的比如20CrMnTiH或者20CrMnTiHL等试试看看，或许可以提高一点。 1、“合金元素含量均在下限”决定了心部硬度肯定不合格 2、即使各种合金元素含量都在最上限也只能达到要求硬度的下限。 所以，是技术要求不合理。 心部铁素体3级，说明加热温度偏低，可以提高10度左右，实际加热910度说明炉温略低，且淬火温度可以稍微提高一点，试试。 我觉得你的心部硬度理解有问题，是那个标准规定是测量1/2半径处啊？工程机械的JB标准是测量齿根圆和齿的中心线相交的点。汽车齿轮好像是测量1/3齿高和齿的中心相交的点啊！不知道你的标准号是什么？40mm的轴1/2半径处有28左右也是正常的一个值。你重新测量一下看看吧
齿轮材料与热处理 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,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮 要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 Y 4.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 HRC40-45 5.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,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)
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
(1)轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮,选用中碳钢,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等钢制造,常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮,正火硬度HBS160～200;一般调质硬度HBS200～280。因硬度适中,精切齿廓可在热处理后 进行,工艺简单,成本低。齿面硬度不高则易于磨合,但承载能力也不高。这种齿轮主要用于标准系列减速箱齿轮、冶金机械、中载机械和机床中的一些次要齿轮。 (2)中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮,选用中碳钢或合金调质钢,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等钢,也可采用55Tid、60Tid等低淬透性钢。其最终热处理采用高频或中频淬火及低温回火,制成硬齿面齿轮,可达齿面硬度HRC50～55,齿轮心部保持正火或调质状态,具有较好的韧性。由于感应加热表面淬火的齿轮变形小,若精度要求不高(如7级以下),可不必再磨齿。机床中绝大多数齿轮就是这种类型的齿轮。对表面硬化的齿轮,应注意控制硬化层深度及硬化层沿齿廓的合理分布。 (3)重载、高速或中速,且受较大冲击载荷的齿轮,选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、 18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。其热处理采用渗碳、淬火、低温回火,齿轮表面获得HRC58～63的高硬度,因淬透性较高,齿轮心部有较高的强度和韧性。这种齿轮的表面耐磨性、抗疲劳强度和齿根的抗弯强度及心部抗冲击能力都比表面淬火的齿轮高,,精度要求较高时,最后一般要安排磨削。它适用于工作条件较为恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥齿轮。碳氮共渗与渗碳相比,热处理变形小,生产周期短,力学性能高,而且还应用于中碳钢或中碳合金钢,所以许多齿轮可用碳氮共渗来代替渗碳工艺。内燃机坦克、飞机上的变速齿轮的负载和工作条件比汽车的更重、更恶劣,要求材料的性能更高,应选用含合金元素高的合金渗碳钢,以获得更高的强度和耐磨性。 (4)精密传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮(如内齿轮),主要要求精度高,热处理变形小,宜采用氮化钢,如35CrMo、 38CrMoAlA等钢。热处理采用调质及氮化处理,氮化后齿面硬度高达HV850～1200(相当于HRC65～70),热稳定性好(在500～550℃仍能保持高硬度),并有一定的抗蚀性。其缺点是硬化层
齿轮常用材料 齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较高强度韧性和耐磨性；由于齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料工艺性好。 常用材料为锻钢、铸钢、铸铁。 一、锻钢 根据齿面硬度分为两大类 HB＜350时，称为软齿面 HB＞350时，称为硬齿面 l．齿面硬度HB＜350 工艺过程：锻造毛坯→正火--粗车→调质、精加工 常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB 特点： 具有较好的综合性能，齿面具有较高强度和硬度，齿芯具有较好韧性。 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 2．齿面硬度HB＞350 采用中碳钢时： 工艺过程：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 特点： 齿面硬度高HRC＝48-55，接触强度高，耐磨性好。 齿芯保持调质后的韧性，耐冲击能力好，承载能力较高。 精度下降半数，可达7级精度。 适用于大量生产，如：汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。 采用低碳钢时：
锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→渗碳淬火→低温回火→磨齿。达6级、7级。 常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo 特点： 齿面硬度，承载能力强。 芯部韧性好，耐冲击 适合于高速、重载、过载传动或结构要求紧凑的场合，机车主传动齿轮、航空齿轮。 二、铸钢 当齿轮直径d〉400mm，结构复杂，锻造有困难时，可采用铸钢 材料ZG45.ZG55，正火处理。常化，調质。 三、铸铁 抗胶合及抗点蚀能力强，但抗冲击耐磨性差。 适合工作平稳，功率不大低速或尺寸较大形状复杂时用。能在缺油条件下工作，适于开式传动。 四、非金属材料 布质、木质、塑料、尼龙、适于高速轻载。 选取材料时应考虑： 齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式不同，是确定齿轮强度计算准则和选择材料和热处理的根据。 1．对于受冲击载荷时，轮齿容易折断应选用韧性较好的材料，可选用低碳钢渗碳淬火。2．对于高速闭式传动，齿面易点蚀，应选用齿面硬度较好的材料，可选用中碳钢表面淬火。3．对于低速中载，轮齿折断，点蚀，磨损均可发生时，应选取机械强度，齿面硬度等综合机械性能好的材料，可选中碳钢调质精切。 4．力求材料品种少，便于管理，考虑资源和供应情况。 5．当结构尺寸要求紧凑，耐磨性高时，要采用合金钢。 6．制造单位的设备及技术情况。