为了保证齿轮工作的可靠性,延长其使用寿命,应根据齿轮的工作条件和材料的特性来选择齿轮的材料及其热处理。
对齿轮材料的基本要求是:深圳生活网齿面要有足够的硬度和耐磨性,齿心要有足够的韧性,防止齿面的各种失效,同时要有良好的冷热加工工艺性,满足齿轮的各种技术要求。
常用的齿轮材料有各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。通常使用锻钢或轧制钢。当齿轮结构尺寸较大,轮坯不易锻造时,可采用铸钢。开式低速行驶时,可选用灰铸铁或球墨铸铁,低速重载的齿轮容易发生齿面塑性变形,容易断齿,应选用综合性能较好的钢材。高速齿轮容易出现齿面点蚀,应选择齿面硬度高的材料。承受冲击载荷的齿轮应由韧性好的材料制成。对于高速、轻载、低噪音的齿轮传动,也可采用胶木、尼龙等非金属材料。下表列出了常用的齿轮材料及其机械性能。
钢齿轮的热处理方法主要有以下几种:
●表面淬火
表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢,如45和40Cr钢。表面淬火后,齿面硬度一般为40 ~ 55 HRC。它的特点是高抗疲劳点蚀和胶合。耐磨性好;由于齿心未淬硬,齿轮仍有足够的韧性承受较小的冲击载荷。
●渗碳和淬火
低碳钢和低碳含金钢常用渗碳淬火,如20和20Cr钢。渗碳后,齿面硬度可达56 ~ 62 HRC,而齿轮中心仍保持较高的韧性。齿轮轮齿具有较高的弯曲强度和轮齿接触强度以及良好的耐磨性,常用于承受冲击载荷的重要齿轮传动中。渗碳淬火后,轮齿变形较大,应进行磨削。
●渗氮
渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后无需其他热处理,齿面硬度可达700 ~ 900 HV。由于渗氮齿轮硬度高、工艺温度低、变形小,适用于内齿轮和难磨削的齿轮,常用于含铅、钼、铝等合金元素的钢的渗氮,如38CrMoAl。
●淬火和回火
调质一般用于中碳钢和中碳合金键,如45、40Cr、35SiMn钢等。调质后的齿面硬度一般为220 ~ 280 HBS。因为硬度不高,齿轮齿热处理后可以精加工。
●正常化
正火可以消除内应力,细化晶粒,提高力学性能和切削性能。对机械强度要求不高的齿轮可用中碳钢正火,直径较大的齿轮可用铸钢正火。
根据热处理后齿面的硬度,齿轮可分为软齿面齿轮(≤350HBS)和硬齿面齿轮(> 350HBS)。深圳生活网一般需要的齿轮传动可以采用软齿面齿轮。为了减少胶合的可能性,使配对的大小齿轮寿命相等,小齿轮的齿面硬度通常比大齿轮高30 ~ 50 HBS。对于高速、重载或重要的齿轮传动,可采用硬齿面齿轮组合,齿面硬度大致相同即可。