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干貨!齒輪材料及其熱處理的選擇

干貨!齒輪材料及其熱處理的選擇 

齒輪材料及其熱處理的選擇

選擇齒輪材料及其熱處理時,主要是根據齒輪的傳動方式、載荷性質與大小、傳動速度和精度要求等工作條件,同時還要考慮,依據齒輪模數和截面尺寸提出的鋼材淬透性及齒面硬化要求、齒輪副的材料及硬度值的匹配等問題。


齒輪所用的材料各種各樣,如各種鑄鐵、鋼、粉末冶金材料、非鐵合金(如銅合金)及非金屬材料都可用來制作齒輪,其中鋼是使用最廣泛的材料,包括各種低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼和合金鋼等。


對鋼鐵材料齒輪進行適當熱處理(如正火與退火、整體淬火回火、調質、滲碳、滲氮、表面淬火等),其目的是為了能夠提高鋼鐵的使用性能,充分發揮材料的能力,同時也能夠改善鋼材的切削性能,提高齒輪加工質量,延長齒輪的使用壽命。


齒輪用各類鋼鐵材料和熱處理的特點及適用條件如下:


一、調質鋼

鋼號:45、35SiMn、42SiMn、37SiMn2MoV、40MnB、45MnB、40Cr、45Cr、35CrMo、42CrMo等.


工藝1.調質或正火

1)經調質后具有較好的強度和韌性,常在220~300HBW的范圍內使用。

2)當受刀具的限制而不能提高調質小齒輪的硬度時,為保持大小齒輪之間的硬度差,可使用正火處理的大齒輪,但強度較調質者差。

3)齒面的精切齒可在熱處理后進行,以消除熱處理畸變,保持齒輪精度。

4)不需要專門的熱處理設備和齒面精加工設備,制造成本低。

5)齒面硬度較低,易于跑合,但是不能充分發揮材料的承載能力。


適用條件:廣泛用于對強度和精度要求不太高的一般中低速齒輪,以及熱處理和齒面精加工比較困難的大型齒輪。


工藝2.表面淬火(感應淬火、火焰淬火)

1)齒面硬度高,具有較強的抗點蝕和耐磨損性能;心部具有較好的韌性,表面經硬化后產生殘余應力,大大提高了齒根強度;通常的齒面硬度范圍為:合金鋼45~55HRC,碳素鋼40~50HRC。

2)為進一步提高心部強度,往往在表面淬火前先進行調質處理。

3)感應淬火時間短。

4)表面硬化層深度和硬度沿齒面不等。

5)因急速加熱和冷卻,容易淬裂。

適用條件廣泛用于要求承載能力高、體積小的齒輪。


二、滲碳鋼

鋼號:20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMo、22CrMo、20CrNiMo、18Cr2Ni4W、20Cr2Ni4A等。


工藝:滲碳淬火

1)齒面硬度很高,具有很強的抗點蝕和耐磨損性能;心部具有很好的韌性,表面經硬化后產生的殘余應力,大大提高了齒根強度;一般齒面硬度范圍為56~63HRC。

2)切削性能較好。

3)熱處理畸變較大,熱處理后應磨齒,增加了加工時間和成本,但是可以獲得高的精度。


適用條件廣泛用于要求承載能力高、耐沖擊性能好、精度高、體積小的中型以下齒輪。


三、滲氮鋼

鋼號:38CrMoAlA、30CrMoSiA、25Cr2MoV等。


工藝:滲氮處理

1)可獲得很高的齒面硬度,具有較強的抗點蝕和耐磨損性能;心部具有較好的韌性,為提高心部強度,對中碳鋼往往先進行調質處理。

2)由于加熱溫度低,故熱處理畸變很小,滲氮處理后不需要磨齒。

3)硬化層很薄,故承載能力不及滲碳淬火齒輪,不宜用于有沖擊載荷的場合。

4)滲氮處理周期長,加工成本較高。


適用條件適用于較大且較平穩的載荷下工作的齒輪,以及沒有齒面精加工設備而又需要硬齒面的場合。


四、鑄鋼

鋼號:ZG310-570、ZG340-640、ZG42SiMn、ZG50SiMn、ZG40Cr1、ZG35CrMnSi等。


工藝:正火或調質,以及表面淬火

1)可以制造復雜形狀的大型齒輪

2)其強度低于同種牌號和熱處理的調質鋼

3)容易產生鑄造缺陷


適用條件用于不能鍛造的大型齒輪。


五、鑄鐵

鋼號:各種灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。


1)材料低廉。

2)耐磨性好。

3)可制造復雜形狀的大型齒輪。

4)有較好的鑄造和切削工藝性。

5)承載能力低


適用條件灰鑄鐵和可鍛鑄鐵用于低速、輕載、無沖擊的齒輪;球墨鑄鐵可用于載荷和沖擊較大的齒輪。


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