下载文档原格式
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。
齿轮钢的化学成分标准齿轮钢是一种用于制造齿轮的特殊钢材，其化学成分标准对于保证齿轮的强度、耐磨性和韧性至关重要。
在制造齿轮的过程中，选择合适的齿轮钢材料，对于提高齿轮的使用寿命和性能至关重要。
首先，齿轮钢的化学成分标准主要包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、镍(Ni)等元素的含量。
其中，碳是提高齿轮钢的硬度和强度的关键元素，通常含量在0.15%~0.25%之间。
硅和锰的含量可以调节齿轮钢的强度和韧性，硅的含量一般在0.20%~0.35%，锰的含量一般在0.70%~1.20%。
磷和硫的含量应该尽量控制在较低水平，以提高齿轮钢的纯净度和韧性。
而铬和镍的含量则可以提高齿轮钢的耐磨性和耐蚀性，铬的含量一般在0.40%~0.60%，镍的含量一般在1.25%~1.75%。
其次，齿轮钢的化学成分标准还需要考虑材料的热处理性能。
齿轮在使用过程中会受到较大的载荷和摩擦，因此齿轮钢需要具有良好的热处理性能，以保证齿轮在高温和高压下不易变形和损坏。
因此，齿轮钢的化学成分标准中，通常还会包括一些合金元素的含量，如钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)等，这些合金元素可以提高齿轮钢的热处理硬化性能和淬透性。
最后，齿轮钢的化学成分标准还需要考虑材料的加工性能和焊接性能。
齿轮钢通常需要进行切削加工和焊接，因此需要具有良好的加工性能和焊接性能。
在确定化学成分标准时，需要考虑材料的切削性能、热处理变形性和焊接变形性，以保证齿轮的加工和焊接质量。
综上所述，齿轮钢的化学成分标准对于保证齿轮的强度、耐磨性、韧性、热处理性能、加工性能和焊接性能至关重要。
制造齿轮时，需要根据实际使用条件和要求，选择合适的齿轮钢材料，并严格按照化学成分标准进行生产和加工，以保证齿轮的质量和性能。
当涉及到机械结构中的大型齿轮时，其成分材质和生产制造工艺是至关重要的。
大型齿轮通常用于重型机械设备和工程机械中，其质量和可靠性直接影响着设备的性能和安全。
本文将深入探讨大型齿轮的成分材质以及生产制造工艺，从而对相关领域的专业人士和广大读者提供有益的参考和指导。
一、大型齿轮的成分材质大型齿轮通常由金属材料制成，常见的成分材质包括但不限于以下几种：1.高强度合金钢：具有良好的硬度和耐磨性，适用于高负荷、高速度、长工作时间的齿轮传动系统；2.碳素钢：具有较高的韧性和耐磨性，适用于一般负载和速度条件下的齿轮传动系统；3.不锈钢：具有耐腐蚀性和耐热性，适用于工作环境要求高的齿轮传动系统；4.铝合金：轻质、高强度，适用于一些轻型机械设备的齿轮传动系统。
以上材料的选择应根据具体的工作条件和要求来确定，需要考虑到负载、速度、温度、工作时间等因素。
合适的成分材质能够保证齿轮的稳定性和寿命，同时降低维护和更换成本。
二、大型齿轮的生产制造工艺大型齿轮的生产制造工艺是保证其精密度和可靠性的关键。
通常情况下，大型齿轮的生产制造工艺包括以下几个主要步骤：1.材料准备：选择合适的金属材料，并按照设计要求进行材料切割和预加工，以便后续的成形和加工工艺；2.成形加工：使用锻造或铸造工艺对齿轮进行整体成形，保证齿轮的整体性和强度；3.精密加工：通过车削、磨削等精密加工工艺对齿轮的外形和齿面进行加工，保证其精度和匹配性；4.热处理：对齿轮进行热处理，以提高其硬度和耐磨性；5.装配和调试：将齿轮与轴承、轴等部件进行装配，同时进行调试和检测，确保齿轮传动系统的正常运转。
不同的工艺步骤相互配合，共同保证了大型齿轮的质量和性能。
在生产制造过程中，需要严格按照相关标准和要求进行操作，同时注重工艺流程的控制和管理，以确保齿轮的质量和稳定性。
在实际生产制造中，还可以根据具体的要求和条件选择合适的生产设备和工艺流程，利用先进的数控加工技术和自动化设备，提高生产效率和产品质量。
编号：本科毕业论文论文题目：汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析系（院）：电子科学与工程系******学号：**********专业：汽车服务工程年级：0701指导教师：***职称：副教授完成日期：2011-5摘要本文通过分析采用传统热处理工艺的汽车齿轮容易出现的失效形式，对选取齿轮材料提出合理要求。
通过对常用齿轮材料的讨论，性能较好的20CrMo、20CrNi2Mo 和17CrNiMo6三种渗碳钢成为首选。
针对传统的热处理工艺中部分不符合技术发展要求的过程进行改进，其中对预备热处理中正火与等温退火的比较，证明等温退火工艺是合理的预备热处理方案。
同时在参考日本等国的高温渗碳技术、渗碳新技术及催渗技术的基础上，重点讨论了真空渗碳的优缺点及应用实例。
最后，给出了作者认为比较好的热处理工艺路线。
关键词：渗碳齿轮；热处理工艺；性能分析格式请严格按照新上传的模板修订，表格格式要求做成三线表（表4.3和4.4已经调好，其他能做成三线表的请做成三线表，个别表格做不成的按原格式），其余修改见文中标记。
改完后全文多通读几遍，不要再留下一些低级错误。
AbstractThis paper through analyzing the car with traditional heat treatment technology of the failure forms of gear is easy to appear in the selection of gear materials, put forward reasonable requirement. Through the discussion to commonly used gear material, performance is good 20CrMo, 20CrNi2Mo and 17CrNiMo6 three carburizing steels become preferred. In traditional heat treatment process part does not meet the technical requirements for the development process, including heat to prepare improvement of zhongzheng fire and the isothermal annealing, it is demonstrated that the isothermal annealing process is reasonable prepare heat treatment plan. In reference to Japan and other countries of the high temperature carburizing technology, carburizing new technologies and urge permeability technology foundation, mainly discussed the advantages and disadvantages of the vacuum carburizing.Keywords:carburized gear；Heat treatment process；Performance analysis目录1汽车齿轮及其失效形式 ------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1齿轮作用简述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 11.2齿轮的主要失效形式的讨论 --------------------------------------------------------------------------- 11.3齿轮应满足的性能要求 ---------------------------------------------------------------------------------- 21.4齿轮材料选取 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21.4.1齿轮类零件的选材 -------------------------------------------------------------------------------- 21.4.2汽车齿轮选材应满足的条件及需要考虑的因素 -------------------------------------- 3 2齿轮渗碳钢简介------------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.1渗碳钢的分类 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.2合金渗碳钢淬透性的讨论------------------------------------------------------------------------------- 42.3合金渗碳钢应具有的性能及常用热处理工艺 -------------------------------------------------- 5 3国内汽车齿轮用钢现状 ------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1通用齿轮用钢 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 73.2商用车齿轮用钢--------------------------------------------------------------------------------------------- 73.3对轮齿材料的讨论 ----------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.1传统汽车用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.2优质齿轮用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 9 4汽车齿轮材料的热处理工艺分析--------------------------------------------------------------------------- 104.1传统的汽车齿轮热处理工艺 ------------------------------------------------------------------------- 104.2对预处理工艺的改进讨论----------------------------------------------------------------------------- 104.2.1预备热处理综述----------------------------------------------------------------------------------- 104.2.2对通用齿轮的改进讨论 ----------------------------------------------------------------------- 114.2.3重载齿轮改进讨论 ------------------------------------------------------------------------------ 124.3渗碳淬火工艺的改进------------------------------------------------------------------------------------- 154.3.1日本等国公司对传统渗碳工艺的改进--------------------------------------------------- 154.3.2部分新的渗碳技术简述 ------------------------------------------------------------------------ 164.3.3 BH催渗技术简介 --------------------------------------------------------------------------------- 174.3.4对真空渗碳工艺的讨论 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.5真空高压气淬技术的发展-------------------------------------------------------------------- 21 5总结---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 221汽车齿轮及其失效形式1.1汽车齿轮作用简述汽车中的各种齿轮，主要用于传递动力和运动，并通过它们来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比[1]。
一、常用的齿轮材料是钢、铸铁和非金属材料。
1、锻钢钢材的韧性好，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。
除尺寸过大（da＞400~600mm）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（硬度≤350HBS）：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。
硬齿面（硬度＞350HBS）：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58～65HRC）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。
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。
铸钢常用于尺寸较大的齿轮。
3．铸铁灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。
灰铸铁齿轮常用于工作平稳、速度较低、功率不大的场合。
4．非金属材料对高速轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料（如夹布胶木、尼龙等）做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。
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。
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。
特殊钢冶金工艺学课程作业姓名：学号：专业：钢铁冶金授课教师：齿轮钢定义：齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称。
从处理工艺上可分为调质钢、淬火钢、渗碳渗氮钢（17CrNiMo， 20CrNiMoAl）。
从成分上分为低碳钢，如20#钢，低碳合金钢，如：20Cr、20CrMnTi等，中碳钢：35#钢、45#钢等，中碳合金钢：40Cr、42CrMo、35CrMo等。
性能要求：齿轮一般都使用润滑剂保护，而液态的润滑剂对齿轮有腐蚀作用，而且齿轮工作时会受到循环弯应力的作用，故齿轮一般失效形式有齿面磨损、齿面胶合、疲劳点蚀、轮齿折断、齿面塑性变形。
因此，齿轮制造对齿轮钢的使用性能要求有：具备良好的强度、硬度、和韧性，或者是表面耐磨而心部有良好的韧性耐冲击。
齿轮制造对齿轮钢的加工性能要求主要有:(1)足够的心部淬透性和良好的深层淬透性, 确保齿轮渗碳淬火时渗层和心部不出现过冷奥氏体分解产物;(2)齿轮渗碳淬火后变形小, 免去或减少磨削加工, 降低运行噪音;(3)良好的成形性;(4)良好的可热处理性。
具备以上优良性能的齿轮钢要求具有淬透性带窄、洁净度高、晶粒细小均匀和较高的抗弯曲冲击力的特点。
窄淬透性带的齿轮钢热处理后变形量小, 齿轮修磨量小、咬合精度高, 淬透性带宽度愈窄, 离散度愈小, 愈有利于齿轮的加工及提高其咬合精度。
钢中氧含量是影响疲劳寿命的一个重要因素, 据资料介绍, 当氧含量从25 ppm降到11 ppm时, 其接触疲劳强度可提高4倍。
国内特钢企业采取控制终点C、造精炼渣、VD脱气、吹氩软搅拌等生产工艺, 可保证齿轮钢的氧含量≤ 20ppm 。
奥氏体晶粒过于粗大, 会增加钢的变形开裂倾向, 并降低韧性。
细小均匀的奥氏体晶粒对稳定钢材的末端淬透性、减少齿轮热处理后的变形量、提高渗碳钢的脆断抗力具有重要意义。
国内特钢企业通过控制钢中残余Al、Ti、B等细化晶粒的元素含量, 并且控制成分均匀, 可保证奥氏体晶粒度细小并无混晶现象, 齿轮钢的奥氏体晶粒度均控制在7级～ 8级。
齿轮概述齿轮用钢的冶金质量要求齿轮材料的重要热处理特性齿轮材料的选择原则齿轮传动概述ﻭ齿轮材料常用齿轮钢材的化学成份典型齿轮材料低速重载及高速齿轮用渗碳钢ﻭ拖拉机齿轮常用钢及热处理技术要求汽车齿轮常用钢及热处理技机床齿轮常用钢及热处理工艺ﻭ蜗杆蜗轮副材料的选用术要求国外常用的齿轮材料渗碳钢渗碳用硼钢渗氮钢ﻭ调质和表面淬火用钢齿轮用钢的冶金质量要求齿轮传动概述齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动型式，历史悠久，应用非常广泛。
齿轮传动的优点主要是：1. 传动的适用功率和传动速度范围广，从极小到10万kW，从极低到40m/s以上。
2. 传动平稳，传动比恒定。
3. 传动效率高，可达99%。
4. 结构紧凑，传动方式多样。
就齿轮传动装置的密封形式来说，分为开式、半开式及闭式三种；就使用情况来说，有低速、高速及轻载、中载、重载之别；就齿轮热处理的不同，齿轮又分为硬齿面齿轮（如经整体或渗碳淬火、表面淬火或氮化处理，齿面硬度HRC>55）、中硬齿面（齿轮经过整体淬火或表面淬火，齿面硬度大约载55>HRC>38，HB>350）和软齿面齿轮（如经调质、常化的齿轮，齿面硬度HB<350）。
齿轮传动的失效形式主要为齿面的疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿的疲劳断裂和塑性变形等，常见的是点蚀和断齿，开式齿轮主要是磨损和断齿。
在设计齿轮传动时，齿轮材料及其热处理的选择是首要问题。
原则上，承受较大载荷的齿轮的材料质量和热处理的齿面硬度要求也高，原则是齿面要硬、齿芯要韧。
对高速或传动精度要求高的齿轮，多采用硬齿面和磨齿方案。
对不重要的齿轮或载荷较小的齿轮，多从经济性考虑，材料要求不高，如优质或普通碳素钢调质或正火处理。
齿轮材料的重要热处理特性淬透性含义: 指钢接受淬火而获得马氏体的能力，不同钢种接受淬火的能力不同。
淬透性不同的钢，淬火后得到的淬透层深度不同，从而沿截面分布的金相组织以及机械性能也不同。
淬透层深度是指由淬火表面马氏体到50%马氏体层的深度。
齿轮概述齿轮用钢的冶金质量要求齿轮材料的重要热处理特性齿轮材料的选择原则齿轮传动概述齿轮材料常用齿轮钢材的化学成份典型齿轮材料低速重载及高速齿轮用渗碳钢拖拉机齿轮常用钢及热处理技术要求机床齿轮常用钢及热处理工艺蜗杆蜗轮副材料的选用汽车齿轮常用钢及热处理技术要求国外常用的齿轮材料渗碳钢渗碳用硼钢渗氮钢调质和表面淬火用钢齿轮用钢的冶金质量要求齿轮传动概述齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动型式，历史悠久，应用非常广泛。
齿轮传动的优点主要是：1. 传动的适用功率和传动速度范围广，从极小到10万kW，从极低到40m/s以上。
2. 传动平稳，传动比恒定。
3. 传动效率高，可达99%。
4. 结构紧凑，传动方式多样。
就齿轮传动装置的密封形式来说，分为开式、半开式及闭式三种；就使用情况来说，有低速、高速及轻载、中载、重载之别；就齿轮热处理的不同，齿轮又分为硬齿面齿轮（如经整体或渗碳淬火、表面淬火或氮化处理，齿面硬度HRC>55）、中硬齿面（齿轮经过整体淬火或表面淬火，齿面硬度大约载55>HRC>38，HB>350）和软齿面齿轮（如经调质、常化的齿轮，齿面硬度HB<350）。
齿轮传动的失效形式主要为齿面的疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿的疲劳断裂和塑性变形等，常见的是点蚀和断齿，开式齿轮主要是磨损和断齿。
在设计齿轮传动时，齿轮材料及其热处理的选择是首要问题。
原则上，承受较大载荷的齿轮的材料质量和热处理的齿面硬度要求也高，原则是齿面要硬、齿芯要韧。
对高速或传动精度要求高的齿轮，多采用硬齿面和磨齿方案。
对不重要的齿轮或载荷较小的齿轮，多从经济性考虑，材料要求不高，如优质或普通碳素钢调质或正火处理。
齿轮材料的重要热处理特性淬透性含义: 指钢接受淬火而获得马氏体的能力，不同钢种接受淬火的能力不同。
淬透性不同的钢，淬火后得到的淬透层深度不同，从而沿截面分布的金相组织以及机械性能也不同。
淬透层深度是指由淬火表面马氏体到50%马氏体层的深度。
全部淬透的工件通常表面残留着拉力，容易产生变形和开裂，同时对工作的疲劳性能也不利。
设计时考虑要点：1. 零件尺寸越大，内部热容量越大，淬火时零件的冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。
所以，不能根据小尺寸的性能数据用于大尺寸零件的强度计算，而必须考虑钢材的淬透性。
2. 大截面或结构复杂的齿轮采用多元合金钢，保证足够而适当的淬透性，保证沿整个截面有良好的综合机械性能，同时，减少变形，防止开裂。
3. 对碳钢齿轮，由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸时，正火和调质效果相似，而正火可降低成本，不必要求调质。
4. 大模数高质齿轮由于受到钢材淬透性的限制，应当开齿后调质。
淬硬性含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。
设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。
钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。
所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。
过热敏感性含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。
设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。
钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。
所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。
回火稳定性含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。
设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。
钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。
所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。
变形开裂倾向含义：指钢在加热和冷却过程中产生热应力和组织应力，其综合作用超过钢的σs或σb而产生变形开裂的倾向。
设计时考虑要点：加热或冷却速度太快，加热和冷却不均匀都容易造成工件变形甚至开裂，因此：1. 设计齿轮时，在结构上应尽量避免尖角和厚薄断面的突然变化。
2. 采用缓和的淬火介质或淬火方法。
尺寸稳定性含义：指零件在长期存放或使用中尺寸稳定不变的性能。
这对精密齿轮是很重要的。
设计时考虑要点：引起尺寸变化的主要原因是内应力的存在以及组织中残余奥氏体的分解，因此，设计精密齿轮时，应当要求稳定化处理，如淬火后进行冷处理或低温时效。
使马氏体趋于稳定，并减少内应力，以使齿轮尺寸稳定。
回火脆性含义：指钢在某一温度范围回火时所发生的冲击性降低现象。
产生回火脆性的钢，不仅室温下冲击韧性较正常为低，而且使钢的冷脆温度大为提高。
设计时考虑要点：合金结构钢在250℃～400℃回火时引起冲击韧性及断裂韧性下降，这种现象一般称为第一类回火脆性。
它不能通过热处理方法来消除，设计时应考虑到这一点。
某些合金结构钢(如Cr钢、Cr-Ni钢及Cr-Mn钢)在375℃～575℃回火后缓慢冷却时也会产生脆性，一般称为第二类回火脆性，快冷可以予以消除。
对于截面较大的齿轮，可选用含有Mo或W的钢，以消除或减小回火脆性。
齿轮材料调质及表面淬火齿轮用钢注：调质和表面淬火钢一般应是中碳钢(结构碳钢、合金钢、铸钢)。
齿轮用铸铁铸铁齿轮与钢制齿轮相比,具有成本低、被切削性能好、耐磨性高、噪声低等优点。
灰铸铁强度低、塑性差，常用来制作对强度要求不高、但需耐磨的齿轮。
常用牌号有HT200、HT250、HT300、HT350、HT400。
球墨铸铁具有较高的强度和一定的塑性和韧性、适合于制作开式齿轮，有较高的抗磨性；还可以用来制造某些对噪声控制要求较严的齿轮。
常用球铁牌号有：QT400-17、QT500-5、QT700-2、QT1200-1。
齿轮用有色金属齿轮用有色金属主要是铜合金，而且多为蜗轮选用。
如：铸锡青铜、铸铝铁青铜1. 铸锡青铜分砂模铸、金属模（冷激）铸和离心铸三种。
以离心铸的机械性能最好，晶粒致密均匀，砂模铸则较逊。
锡青铜是较理想的蜗轮材料。
它是由铜（约90％左右）和锡（约10％左右）软硬二相组成的合金。
软组织易于磨合，硬组织则用以承载。
磨合后使接触表面能相互适配，增加支承面积。
青铜熔铸过程中，如工艺不当，锡易氧化成坚硬的氧化结晶体，宛如金刚砂研磨剂，使表面很快磨损，因此熔铸时须加入少量的磷作为脱氧剂。
锡青铜由此常被别称为磷锡青铜或磷青铜。
锡青铜中亦有加入锌、铅等元素的；锌比铅能增加些强度而价格比锡便宜，但它的磨合和适配性能较逊，加锌后无非能省一些锡和铜而已。
铅较软较弱，容易很快磨合，但强度不足，主要用以改善切削性能。
国外常在锡青铜中加入镍元素（2％左右），称为镍锡青铜，镍虽贵，但强度较高，且能提高磨损强度和硬度，并促使合金结构均匀。
铸锡青铜用作蜗轮齿圈的国产牌号为ZCuSnl0Pb1、ZCuSn6Zn6Pb3。
国内蜗轮大多用前者，有较成熟的使用经验；后者含锡量较前者小，因此在强度硬度等性能上较逊。
2.铸铝铁青铜这类含铝青铜铸成后有较高强度，如再进行热处理，强度还能提高，价廉。
缺点是抗胶合性能差，当温度超过75℃时，点蚀强度和磨损强度将显著下降，表面硬度也较高，跑合困难，接触适配性能差，影响效率的提高。
因此仅适用于滑动速度υs≤4m/s 场合，相配的蜗杆硬度须≥45HRC。
国产牌号有ZCuAl10Fe3Mn2等。
各种铜合金的特性及用途齿轮用非金属材料对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料（如夹布塑胶，尼龙等）做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制说明承受载荷的齿轮一般是接触疲劳(点蚀)强度最低，应首先考虑，其次是齿根弯曲疲劳强度。
下图为不同材料、不同热处理硬度下齿轮材料的接触疲劳强度极限。
从图中可以看到，它们的接触强度差别很大。
原则上，承受载荷的齿轮齿轮材料质量和热处理的齿面硬度要求就高，多选用中碳的优质合金钢或优质结构钢整体淬火或表面淬火、氮化钢氮化处理、低碳的优质合金钢或优质结构钢渗碳淬火。
对高速或传动精度要求高的齿轮，多采用硬齿面和磨齿方案。
对不重要的齿轮或载荷较小的齿轮，多从经济性考虑，材料要求不高，如优质或普通碳素钢、铸钢等调质或正火处理，或者采用球墨铸铁甚至灰铸铁。
对大型齿轮(d>400mm)多采用铸钢材料，可以减小毛坯生产难度和成本；重要的大型齿轮采用优质合金钢的轮圈的组装式结构。
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钢；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，但要求传动平衡、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铸造毛坯，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。
齿轮的表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。
采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料；只有氮化钢才能采用氮化工艺；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30～50 HBS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，在运转过程中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。
常用齿轮钢材的化学成份低速重载及高速齿轮用渗碳钢机床齿轮常用钢及热处理工艺拖拉机齿轮常用钢及热处理技术要求蜗杆蜗轮副材料的选用表1 蜗杆常用材料表2 蜗轮常用材料表3 几种蜗轮蜗杆副材料选配及许用接触应力σHP(N/mm2)* 蜗杆未经淬火时，需将表中σHP值降低20%。
汽车齿轮常用钢及热处理技术要求<P&NBSP;ALIGN="LEFT"> 备注：①m n——法向模数。
