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齿轮材料的选择原则齿轮的材料及其选择原则由轮齿的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、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能力。
因此，对齿轮材料性能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，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适于用来制造齿轮。
(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:1)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，应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。
因此，应将齿轮毛坯经过常化(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、生产率高。
2)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~ 65 HRC)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，所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。
所用材料视具体要求及热处理方法而定。
合金钢材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。
由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点，因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。
(2)铸钢铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。
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。
材料为20CrMnTi的齿轮与材料为40Cr的齿轮的区别
20CrMnTi属低碳合金钢，20CrMnTi材料的齿轮整体淬火是达不到HRC58-62的，一般该料加工齿轮的工艺是棒料锻造，然后利用锻造余热正火，或重新加热调质，硬度在HRC22-26之间，以利于切削加工，加工后再渗碳淬火，硬度可达HRC58-62，因渗碳淬火变形大，硬度高，必须磨齿达到加工精度。
表面渗碳淬火的好处很明显，一是增加齿面硬度以提高接触疲劳强度，且可以形成仿形硬度层，力学性能均匀，但是要控制渗碳深度，因为齿小很容易全齿渗碳，再一淬火整个齿硬而脆易崩齿；二是渗碳淬火组织会产生表面压应力，进一步提高齿轮的强度。
具体渗碳层与模数有一定的关系，可以参照机械设计手册。
20CrMnTi渗碳淬火，比40Cr调制具有更高的内部韧性，相比来说对于更好的防治齿根断裂的情况。
20CrMnTi渗碳淬火，硬度可达到HRC58-62心部硬度达到HB220-260，而40Cr齿面高频淬火最多表面硬度达到HRC45-52，所以20CrMnTi综合性能更强，更适合在高速情况下工作。
当然断齿也有可能跟加工或安装过程中的失误有关系，建议用红丹粉来检测下齿轮啮合的面积，以及改善齿轮啮合处的润滑环境，可否采用电磁润滑泵进行滴油润滑。
齿轮一般用什么材料齿轮作为机械传动装置中的重要部件，其材料选择对于其性能和使用寿命起着至关重要的作用。
那么，齿轮一般使用什么材料呢？这个问题涉及到材料的力学性能、耐磨性能、疲劳性能等多个方面，下面我们就来详细探讨一下。
首先，齿轮的材料应具有较高的硬度和强度，以保证其在传动过程中不易变形或破裂。
常见的齿轮材料有钢、铸铁和塑料等。
其中，钢材是最常用的齿轮材料之一，因为钢材具有优良的机械性能，能够承受较大的载荷和冲击。
而且，钢材还具有较高的硬度和耐磨性，能够保证齿轮在长时间的使用中不易磨损，从而延长了齿轮的使用寿命。
其次，齿轮的材料还应具有良好的疲劳性能，以保证其在长时间高速运转下不易发生疲劳断裂。
钢材由于其较高的强度和韧性，能够满足这一要求。
此外，对于一些特殊的工作环境，如高温、腐蚀等，还需要选择具有耐高温、耐腐蚀性能的特殊材料，以保证齿轮在这些恶劣条件下能够正常工作。
另外，对于一些要求传动平稳、噪音小的场合，还需要选择具有良好减震性能的材料，以保证齿轮传动时不会产生过大的振动和噪音。
这时，一些高分子材料如尼龙、聚酰亚胺等就成为了不错的选择。
总的来说，齿轮的材料选择应根据具体的工作条件和要求来确定。
一般情况下，钢材是最常用的齿轮材料，因为它具有较高的硬度、强度和耐磨性，能够满足大多数工作条件下的要求。
但在一些特殊的工作环境下，还需要选择具有特殊性能的材料，以保证齿轮的正常工作。
因此，在实际应用中，应该根据具体的情况来进行材料选择，以保证齿轮的性能和使用寿命。
综上所述，齿轮一般使用钢材、铸铁和塑料等材料。
其中，钢材是最常用的齿轮材料，因为它具有较高的硬度、强度和耐磨性，能够满足大多数工作条件下的要求。
但在一些特殊的工作环境下，还需要选择具有特殊性能的材料，以保证齿轮的正常工作。
因此，在实际应用中，应该根据具体的情况来进行材料选择，以保证齿轮的性能和使用寿命。
齿轮用什么材料最好首先，我们需要考虑齿轮材料的机械性能。
齿轮在传动过程中需要承受较大的载荷，因此材料的强度是非常重要的。
常见的齿轮材料包括钢、铝合金、铜合金等。
钢材具有较高的强度和硬度，适合用于承受较大载荷的齿轮。
铝合金轻质、耐腐蚀，在一些低载荷、高速度传动系统中有一定应用。
铜合金具有良好的耐磨性和润滑性，适合用于高速、重载齿轮传动。
其次，耐磨性也是选择齿轮材料时需要考虑的重要因素。
齿轮在工作过程中会受到摩擦和磨损，因此材料的耐磨性直接影响齿轮的使用寿命。
一般来说，硬度较高的材料具有较好的耐磨性。
因此，一些表面经过热处理或者表面喷涂的齿轮材料具有较好的耐磨性，能够延长齿轮的使用寿命。
此外，材料的加工性能也是选择齿轮材料时需要考虑的因素之一。
一些材料虽然具有良好的机械性能和耐磨性，但是加工性能较差，加工成本较高。
因此，在选择齿轮材料时，需要综合考虑材料的加工性能，以确保齿轮的加工成本和质量。
最后，环保性和成本也是选择齿轮材料时需要考虑的因素之一。
随着环保意识的增强，越来越多的企业开始注重材料的环保性能。
一些可回收利用的材料和环保型材料在齿轮制造中得到了广泛应用。
此外，成本也是一个重要的考量因素，需要在保证齿轮质量的前提下，尽量降低制造成本。
综上所述，选择齿轮材料需要综合考虑机械性能、耐磨性、加工性能、环保性和成本等多个方面。
不同的工况和要求可能需要选择不同的材料，因此在选择齿轮材料时需要根据具体情况进行综合考量，以确保齿轮具有良好的传动性能和使用寿命。
希望本文能够帮助大家更好地选择适合的齿轮材料，提高机械设备的传动效率和可靠性。
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%。
齿轮的材料及热处理机械，机器，日用品，玩具等领域中广泛使用的齿轮，其材料也是各种各样。
在这里，我们将向您介绍具有代表性的齿轮用金属材料及其热处理方法。
具有代表性的齿轮材料：S45C（机械构造用碳素钢）S45C 是含碳量为 0.45% 的中碳钢（Steel）的代表。
因为进货非常容易，直齿轮，斜齿齿轮，齿条，伞形齿轮，蜗杆等各种齿轮多使用这种材料。
一般热处理及硬度SCM440（铬钼合金钢）含碳量 C = 0.40%, 成份中含有铬 / 钼等成分的中碳合金钢。
比 S45C 的强度高，通过调质或高频淬火处理可提高硬度。
用来制造各种不同的齿轮。
一般热处理及硬度SCM415（铬钼合金钢）低碳合金钢（C = 0.15%）的代表材料。
一般情况下，经渗碳淬火处理后使用。
材料热处理后的强度高于 S45C 及 SCM440。
使用表面硬度在 55 ∼60HRC 左右。
SUS303（不锈钢：18Cr-8Ni 钢）不锈钢，正如其名是不容易生锈的钢（Stainless Steel ）。
奥氏体系的不锈钢基本上为非磁性。
不锈钢材的齿轮主要使用在食品机械等需要避免生锈的机械中。
与 SUS303 的成分相似的不锈钢材料还有 SUS304。
它的耐蚀性能高于SUS303。
铸造铜合金铸造铜合金是制造蜗轮的主要材料。
一般有铸造磷青铜（CAC502）铝青铜（CAC702）等。
啮合对手的蜗杆的材料大多使用S45C/SCM440/SCM415 等钢材。
蜗杆与蜗轮使用不同材料是为了防止蜗杆蜗轮啮合时由于滑动而引起的齿面胶合及过度磨损等。
6-2 具有代表性的热处理什么是淬火？为了提高钢材的硬度，将材料加热到高温（约 800℃）后快速冷却。
根据冷却介质，分为油冷 / 水冷 / 喷射冷却等不同种类。
淬火后的钢材过脆，为了增加钢材的韧性，一般需要再进行回火处理。
纯铁即使经过淬火处理也不会变硬。
钢材的含碳量在 0.35% 以上的话，淬火硬化可能。
什么是调质处理？调质处理是将淬火及高温回火相结合，调整钢材 ( 钢件 ) 硬度 / 强度 / 靭性的热处理。
