齒輪類零件選材及熱處理工藝分析
1 齒輪的作用
齒輪的主要作用是傳遞扭矩,、調(diào)節(jié)速度、改變運(yùn)動方向,。
2 工作條件
（1）一對相互嚙合的齒輪,，是通過齒面的接觸、滑動傳遞動力,，所以齒根受很大交變彎曲應(yīng)力作用,、齒面受較大接觸應(yīng)力并有強(qiáng)烈的摩擦和磨損,。
（2）在換檔、啟動,、嚙合不良時,，承受一定的沖擊載荷。
3 失效形式
常見的失效形式有輪齒折斷,、齒面磨損,、齒面剝落、齒面點(diǎn)蝕,、過載斷裂等,。
4 力學(xué)性能要求
（1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度。
（2）齒面應(yīng)具有高的接觸疲勞強(qiáng)度,、高的硬度和耐磨性,。
（3）齒輪心部應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能或較好的強(qiáng)韌性。
5 齒輪零件常用材料及熱處理
（1）中碳鋼和中碳合金鋼,。一般承載不大的低,、中速傳動齒輪，常選用40,、45,、40Cr、40MnB鋼等,，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理或正火（要求不高時）達(dá)到性能要求（較好的綜合力學(xué)性能）,。經(jīng)表面淬火、低溫回火,，表面硬度可達(dá)52～58HRC,，具有較高的耐磨性。這類齒輪不能承受較大的沖擊載荷,。
（2）低碳鋼和低碳合金鋼。承受較大沖擊載荷的重載高速齒輪一般選用20Cr,、20CrMnTi,、20MnVB、18Cr2Ni4WA鋼等,，個別要求不高的也可選用20鋼,。經(jīng)滲碳、淬火,、低溫回火,，可使齒面獲得很高的硬度（58～62HRC）和耐磨性，心部具有較高的強(qiáng)度和韌性,。
（3）對直徑較大（φ＞400～600mm）,、形狀復(fù)雜的齒輪毛坯,，難以鍛造成形時，可采用鑄鋼,，如ZG270-500,、ZG310-570等。
（4）對一些輕載,、低速,、不受沖擊、精度要求不高的不太重要的齒輪,，可采用灰鑄鐵,，如HT200、HT250,、HT300等,。灰鑄鐵多用于開式傳動,；在閉式傳動中,，可用球墨鑄鐵代替鑄鋼制造齒輪，如QT600-3,、QT500-7等,。
（5）對儀表中某些在腐蝕介質(zhì)中工作的輕載齒輪，可采用黃銅,、鋁青銅,、錫青銅、硅青銅等有色金屬,；對受力不大的儀器,、儀表齒輪，在無潤滑條件下:作的小齒輪,，可采用尼龍,、ABS、聚甲醛等工程塑料制造,。
6 齒輪零件選材舉例
（1）機(jī)床齒輪,。右圖是臥式車床主軸箱三聯(lián)滑移齒輪，用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度,。工作時,，撥動主軸箱的外手柄使該齒輪在軸上滑移，利用與不同齒數(shù)的齒輪嚙合,，獲得不同的轉(zhuǎn)速,。該齒輪承載不大，工作比較平穩(wěn)，沖擊不大,，可選用中碳鋼制造,。由于該齒輪較厚，考慮到淬透性問題,，選用40Cr鋼較為合適,。其工藝路線為：
下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→輪齒感應(yīng)淬火+低溫回火→精磨。
正火是預(yù)先熱處理,，可消除鍛造產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,，調(diào)整硬度便于機(jī)械加工，細(xì)化晶粒,、改善組織,；調(diào)質(zhì)可使齒輪獲得較高的w合力學(xué)性能，改善心部的強(qiáng)度和韌性,，使齒輪能承受較大的交變彎曲應(yīng)力和一定的沖擊力,；感應(yīng)淬火可提高齒面的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度,；低溫回火可消除淬火應(yīng)力,、防止產(chǎn)生磨削裂紋、提高抗沖能力,。
（2）汽車齒輪,。右圖是解放牌汽車的變速箱中的齒輪，其任務(wù)是將發(fā)動機(jī)的動力傳遞到后輪,，承受重載和大的沖擊力,，工作條件比機(jī)床齒輪復(fù)雜，要求齒面具有高的硬度（60～62HRC）和耐磨性,、齒心部具有高的強(qiáng)度和優(yōu)良的韌性,，考慮到滲碳工藝性的要求和淬透性的問題，可選用20CrMnTi鋼,。其工藝路線為：
下料→鍛造→正火→粗加工,、半精加工→滲碳→淬火+低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→精磨齒。
滲碳是為了提高表層的x含量,。淬火是為了使表層獲得高碳馬氏體和碳化物,，具有高的硬度（58～62HRC）、耐磨性和疲勞強(qiáng)度,；心部獲得低碳馬氏體，硬度可達(dá)到33～48HRC,，具有高的強(qiáng)韌性,。低溫回火消除淬火應(yīng)力、提高抗沖能力、防止產(chǎn)生磨削裂紋,。噴丸可增大滲碳層的壓應(yīng)力,，有利于提高疲勞強(qiáng)度。
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