齿轮常用材料总结

kaishankongyaji

齿轮常用材料常用材料为锻钢、铸钢、铸铁。一、锻钢根据齿面硬度分为两大类HB＜350时，称为软齿面H8＞350时，称为硬齿面l．齿面硬度 HB＜350工艺过程：锻造毛坯→正火--粗车→调质、精加工常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB特点：具有较好的综合性能，齿面具有较高强度和硬度，齿芯具有较好韧性。热处理后切齿精度可达8级。制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。2．齿面硬度 HB＞350采用中碳钢时：工艺过程：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。常用材料：45、40Cr、40CrNi 。特点：齿面硬度高 HRC＝48-55，接触强度高，耐磨性好。齿芯保持调质后的韧性，耐冲击能力好，承载能力较高。精度下降半数，可达7级精度。适用于大量生产，如：汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。采用低碳钢时：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→渗碳淬火→低温回火→磨齿。达6级、7级。常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo常用的齿轮材料制造齿轮常用的材料有锻钢和铸钢，其次是铸铁，在特殊情况下也可采用有色金属和非金属材料。　　1、钢：含碳量为0.1％～0.6％的钢常用，因其性能最好(可通过热处理提高机械性能)。 （1）锻钢：钢材经锻造, 性能提高，最常用的是45钢。　　软齿面齿轮（HB≤350）：坯料→热(正、调)→切齿(一般8级、精切7级)。 　　硬齿面齿轮（HB≥350）：坯料→热(正)→切齿→表面硬化处理(淬火、氰化、 氮化)→精加工（磨齿，一般6级，精磨5级）。　　锻钢的强度比直接采用轧制钢材好，重要齿轮都采用锻钢。从齿面硬度和制造工艺来分，可把钢制齿轮分为软齿面和硬齿面齿轮。软齿面齿轮是调质或正火后进行精加工，齿面硬度较小，承载能力不高，但其制造工艺较简单，适用于一般机械传动。硬齿面齿轮在精加工后进行热处理，硬度较高，承载能力也较软齿面齿轮大，但制造工艺复杂，一般用于高速重载及结构要求紧凑的机械中。　　（2）铸钢：当齿轮的直径大于500mm，轮坯不宜于锻造，可采用铸钢，但其精加工前要进行正火处理，以消除铸件的残余应力和使硬度均匀化，利于切削。2、铸铁：铸铁的铸造性能好，但抗弯强度和耐冲击性较差，自身所含石墨能起一定润滑作用。故开式齿轮传动中常采用铸铁齿轮。　　3、非金属材料：常用的有夹木胶布、工程塑料等。非金属材料的弹性模量小，齿轮易变形，可减轻动载荷和噪声，一般适用于高速轻载及精度要求不高的齿轮传动。三、齿轮的热处理齿轮常用的热处理方式有表面淬火、渗碳淬火、氮化、调质和正火，1、表面淬火：表面淬火是将钢件表面进行淬火，而芯部仍保持原先的组织的一种热处理方法，常用于中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr钢等。淬火后表面硬度可达HRC45－50，芯部较软，有较高的韧性，齿面接触强度高，耐磨性好。一般用于受中等冲击载荷的重要齿轮传动。2、渗碳淬火：渗碳淬火是向钢件的表面渗入碳原子再采用淬火加低温回火的工艺，钢件的表面有高的硬度和耐磨性，而芯部仍保持一定强度和较高的韧性。常用的材料是低碳钢或低合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi等。渗碳淬火后表面硬度可达HRC56－62，芯部仍保持有较高的韧性，齿面接触强度高，耐磨性好。一般用于受冲击载荷的重要齿轮传动。3、氮化：氮化是向钢表面渗入氮原子的过程，其目的是提高钢的表面硬度和耐磨性以及提高疲劳强度和耐蚀性。氮化后表面硬度可达HRC＞65，变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮等。常用材料如38CrMoAl等。4、调质：常用于中碳钢，如45、40Cr钢等。调质处理后齿面硬度一般为HB200-280。因硬度不高，故可在热处理后进行精加工。一般用于批量小、对传动尺寸没有严格限制的齿轮传动。 5、正火：正火处理能消除内应力，提高强度和韧性，改善切削性能。对机械强度要求不高的齿轮传动可用中碳钢正火处理或铸钢正火处理。正火处理后齿面硬度一般为HB160-220。45钢和40Cr的调制热处理工艺调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够，如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。 工件调质处理的操作，必须严格按工艺文件执行，我们只是对操作过程中如何实施工艺提些看法。1、  45钢的调质45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30~50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。2、40Cr钢的调质处理Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。40Cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有规定，我们在实际操作中体会是：（一）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。但是小型企业在供油紧张的情况下，对形状不复杂的工件，可以在水中淬火，并未发现开裂，只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。（二）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困难。（三）40Cr工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。回火快冷后的工件，必要时再施以消除应力处理。 影响调质工件的质量，操作工的水平是个重要因素，同时，还有设备、材料和调质前加工等多方面的原因，我们认为：（一）工件从加热炉转移到冷却槽速度缓慢，工件入水的温度已降到低于Ar3临界点，产生部分分解，工件得到不完全淬火组织，达不到硬度要求。所以小零件冷却液要讲究速度，大工件予冷要掌握时间。（二）工件装炉量要合理，以1~2层为宜，工件相互重叠造成加热不均匀，导致硬度不匀。（三）工件入水排列应保持一定距离，过密使工件近处蒸气膜破裂受阻，造成工件接近面硬度偏低。（四）开炉淬火，不能一口气淬完，应视炉温下降程度，中途闭炉重新升温，以便前后工件淬后硬度一致。（五）要注意冷却液的温度，10%盐水的温度如高于60℃，不能使用。冷却液不能有油污、泥浆等杂质，不然，会出现硬度不足或不均匀现象。（六）未经加工毛坯调质，硬度不会均匀，如要得到好的调质质量，毛坯应粗车，棒料要锻打。（七）严把质量关，淬火后硬度偏低1~3个单位，可以调整回火温度来达到硬度要求。但淬火后工件硬度过低，有的甚至只有HRC25~35，必须重新淬火，绝不能只施以中温或低温回火以达到图纸要求完事，不然，失去了调质的意义，并有可能产生严重的后果。45号优质碳素钢：抗拉强度≥600 (MPa)；屈服强度≥355 (MPa)；延 长 率≥16%；断面收缩率≥40%；布氏硬度≤197特性及应用：未热处理时：HB≤229；热处理：正火；冲击功：Aku≥39J强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，焊接性差

l-jun2009

学习了

yl1712

学习了！