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齿轮材料及热处理

2018/05/28 00:00
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为防止齿轮传动失效,选择齿轮材料的基本要求:齿面具有足够的硬度,使其具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力;齿根具有足够的弯曲强度,使其具有抗折断的能力;齿轮材料要具有良好的加工和热处理工艺性;价格低廉。
    常用的材料是锻钢(优质碳素钢、合金钢等),其次是铸钢、铸铁。
    不同的材料经不同的热处理方法可获得不同的机械性能。常用的热处理方法有:调质、正火(常化)、表面淬火、渗碳淬火、渗氮。
    最常用的材料是优质碳素钢和合金结构钢。中碳钢(如35、45、35SiMn、40Cr)经调质或正火处理后获得软齿面(齿面硬度HBS≤350)。中碳钢经表面淬火、低碳钢(如20Cr、20CrMnTi)经渗碳淬火,以及渗氮(如38CrMoAlA)后可获得硬齿面(齿面硬度可达52~62HRC)。
    载荷平稳或轻度冲击用正火碳钢;中等冲击载荷用调质碳钢或调质合金钢;高速、重载及在冲击载荷下用淬火合金钢。
    对于大尺寸的齿轮采用铸钢(如ZG270-500)并经正火处理以消除铸造应力,低速开式传动还可用铸铁(灰铸铁如HT250、球墨铸铁如 QT500-5)代替铸钢。这样的齿轮均为软齿面。
    当配对两齿轮均为软齿面时,因小齿轮齿根强度较弱,且小齿轮的应力循环次数较多,当大小齿轮有较大硬度差时,较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用,可提高大齿轮的接触疲劳强度。所以要求小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30~50HBS。当配对两齿轮均为硬齿面时,小齿轮的硬度应略高,或与大齿轮相当。