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齒輪材料如何選擇?齒輪材料選擇必看

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(1)輕載、低速或中速、沖擊力小、精度較低的一般齒輪。

選用中碳鋼,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等鋼制造,常用正火或調質(zhì)等熱處理制成軟齒面齒輪,正火硬度HBS160~200;一般調質(zhì)硬度HBS200~280。因硬度適中,精切齒廓可在熱處理后進(jìn)行,工藝簡(jiǎn)單,成本低。齒面硬度不高則易于磨合,但承載能力也不高。這種齒輪主要用于標準系列減速箱齒輪、冶金機械、中載機械和機床中的一些次要齒輪。

(2)中載、中速、承受一定沖擊載荷、運動(dòng)較為平穩的齒輪。

選用中碳鋼或合金調質(zhì)鋼,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等鋼,也可采用55Tid、60Tid等低淬透性鋼。其最終熱處理采用高頻或中頻淬火及低溫回火,制成硬齒面齒輪,可達齒面硬度HRC50~55,齒輪心部保持正火或調質(zhì)狀態(tài),具有較好的韌性。由于感應加熱表面淬火的齒輪變形小,若精度要求不高(如7級以下),可不必再磨齒。機床中絕大多數齒輪就是這種類(lèi)型的齒輪。對表面硬化的齒輪,應注意控制硬化層深度及硬化層沿齒廓的合理分布。

(3)重載、高速或中速,且受較大沖擊載荷的齒輪。

選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等鋼。其熱處理采用滲碳、淬火、低溫回火,齒輪表面獲得HRC58~63的高硬度,因淬透性較高,齒輪心部有較高的強度和韌性。這種齒輪的表面耐磨性、抗疲勞強度和齒根的抗彎強度及心部抗沖擊能力都比表面淬火的齒輪高,,精度要求較高時(shí),最后一般要安排磨削。它適用于工作條件較為惡劣的汽車(chē)、拖拉機的變速箱和后橋齒輪。碳氮共滲與滲碳相比,熱處理變形小,生產(chǎn)周期短,力學(xué)性能高,而且還應用于中碳鋼或中碳合金鋼,所以許多齒輪可用碳氮共滲來(lái)代替滲碳工藝。內燃機坦克、飛機上的變速齒輪的負載和工作條件比汽車(chē)的更重、更惡劣,要求材料的性能更高,應選用含合金元素高的合金滲碳鋼,以獲得更高的強度和耐磨性。

(4)精密傳動(dòng)齒輪或磨齒有困難的硬齒面齒輪(如內齒輪)。

主要要求精度高,熱處理變形小,宜采用氮化鋼,如35CrMo、38CrMoAlA等鋼。熱處理采用調質(zhì)及氮化處理,氮化后齒面硬度高達HV850~1200(相當于HRC65~70),熱穩定性好(在500~550℃仍能保持高硬度),并有一定的抗蝕性。其缺點(diǎn)是硬化層薄,不耐沖擊,故不適用于載荷頻繁變動(dòng)的重載齒輪,而多用于載荷平穩、潤滑良好的精密傳動(dòng)齒輪或磨齒困難的內齒輪。近年來(lái),由于軟氮化和離子氮化工藝的發(fā)展,使工藝周期縮短,選用鋼種變寬,選用氮化處理的齒輪逐漸廣泛。