齿轮硬度要求Word格式.docx

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②高的耐磨性和接触疲劳强度；

③轮齿心部要有足够的强度和韧性。

2、典型齿轮的选材

⑴机床齿轮

机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。

表13-3列出了机床齿轮的选材及热处理。

表13-3机床齿轮的选材及热处理

序号

齿轮工作条件

钢种

热处理工艺

硬度要求

1

在低载荷下工作，要求耐磨性好的齿轮

15

900~9500C渗碳，直接淬火，或780~8000C水冷，180~2000C回火

58~63HRC

2

低速（<

0.1m/s）、低载荷下工作的不重要的变速箱齿轮和挂轮架齿轮

45

840~8600C正火

156~217HB

3

0.1m/s）、低载荷下工作的齿轮（如车床溜板上的齿轮）

820~8400C水冷，500~5500C回火

200~250HB

4

中速、中载荷或大载荷下工作齿轮（如车床变速箱中的次要齿轮）

高频加热，水冷，300~3400C回火

45~50HRC

5

速度较大或中等荷下工作的齿轮，齿部硬度要求较高（如钻床变速箱中的次要齿轮）

高频加热，水冷，240~2300C回火

50~55HRC

6

高速、中等载荷，要求齿面硬度高的齿轮（如磨床砂轮箱齿轮）

高频加热，水冷，180~2000C回火

54~60HRC

7

速度不大，中等载荷，断面较大的齿轮（如铣

床工作面变速箱齿轮、立车齿轮）

40Cr

42SiMn

45MnB

840~8600C油冷，600~6500C回火

200~230HB

8

中等速度（2~4m/s）、中等载荷下工作的高速机床走刀箱、变速箱齿轮

调质后高频加热，乳化液冷却，260~3000C回火

9

高速、高载荷、齿部要求高硬度的齿轮

调质后高频加热，乳化液冷却，180~2000C回火，

10

高速、中载荷、受冲击、模数<

5的齿轮（如机床变速箱齿轮、龙门铣床的电动机齿轮）

20Cr

20Mn2B

900~9500C渗碳，直接淬火，或800~8200C油淬，180~2000C回火

11

高速、重载荷、受冲击、模数>

6的齿轮（如立车上的重要齿轮）

20SiMnVB

20CrMnTi

900~9500C渗碳，降温至820~8500C淬火，180~2000C回火

12

高速、重载荷、形状复杂，要求热处理变形小的齿轮

38CrMoAl

38CrAl

正火或调质后510~5500C氮化

850HV以上

13

在不高载荷下工作的大型齿轮

50Mn2

65Mn

820~8400C空冷

<

241HB

14

传动精度高，要求具有一定耐磨性的大齿轮

35CrMo

850~8700C空冷，600~6500C回火（热处理后精切齿形）

255~302HB

机床传动齿轮工作时受力不大，工作较平稳，没有强烈冲击，对强度和韧性的要求都不太高，一般用中碳钢（例如45钢）经正火或调质后，再经高频感应加热表面淬火强化，提高耐磨性，表面硬度可达52~58HRC。

对于性能要求较高的齿轮，可选用中碳合金钢（例如40Cr等）。

其工艺路线为：

备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→高频淬火+低温回火→装配。

正火工序作为预备热处理，可改善组织，消除锻造应力，调整硬度便于机械加工，并为后续的调质工序做好组织准备。

正火后硬度一般为180~207HB，其切削加工性能好。

经调质处理后可获得较高的综合力学性能，提高齿轮心部的强度和韧性，以承受较大的弯曲应力和冲击载荷。

调质后的硬度为33~48HRC。

高频淬火+低温回火可提高齿轮表面的硬度和耐磨性，提高齿轮表面接触疲劳强度。

高频加热表面淬火加热速度快，淬火后脱碳倾向和淬火变形小，同时齿面硬度比普通淬火高约2HRC，表面形成压应力层，从而提高齿轮的疲劳强度。

齿轮使用状态下的显微组织为：

表面是回火马氏体+残余奥氏体，心部是回火索氏体。

⑵汽车、拖拉机齿轮

汽车、拖拉机齿轮的选材及热处理详见表13-4。

表13-4汽车、拖拉机齿轮常用钢种及热处理

齿轮类型

常用钢种

热处理

主要工序

技术条件

汽车变速箱和分动箱齿轮

20CrMo等

渗碳

层深：

mn①<

3时，0.6-1.0mm；

3<

mn<

5时，0.9-1.3mm；

mn>

5时，1.1-1.5mm

齿面硬度：

58-64HRC

心部硬度：

mn≤5时,32-45HRC；

5时，29-45HRC

（浅层）碳氮共渗

>

0.2mm

表面硬度：

51-61HRC

汽车驱动桥主动及从动圆柱齿轮

20CrMo

渗层深度按图纸要求，硬要求同序号1中渗碳工序

ms②≤5时,0.9-1.3mm；

5<

ms<

8时，1.0-1.4mm；

ms>

8时，1.2-1.6mm

ms≤8时，32-45HRC；

8时，29-45HRC

汽车驱动桥主动及从动圆锥齿轮

20CrMnMo

汽车驱动桥差速器行星及半轴齿轮

同序号1渗碳的技术条件

汽车发动机凸轮轴齿轮

灰口铸铁

HT180

HT200

170-229HB

汽车曲轴正时齿轮

35、40、45

正火

149-179HB

调质

207-241HB

汽车起动机齿轮

15Cr

15CrMnM,

0.7-1.1mm

58-63HRC

33-43HRC

汽车里程表齿轮

20

0.2-0.35mm

拖拉机传动齿轮，动力传动装置中的圆柱齿轮，圆锥齿轮及轴齿轮

20CrMo,

20CrMnTi,

30CrMnTi

≮模数的0.18倍，但≯2.1mm

各种齿轮渗层深度的上下限≯0.5mm,硬度要求序号1、2

40Cr,

同序号1中碳氮共渗的技术条件

拖拉机曲轴正时齿轮，凸轮轴齿轮，喷油泵驱动齿轮

156-217HB

217-255HB

汽车拖拉机油泵齿轮

40，45

28-35HRC

①?

?

mn—法向模数；

②ms—端面模数

与机床齿轮比较，汽车、拖拉机齿轮工作时受力较大，受冲击频繁，因而对性能的要求较高。

这类齿轮通常使用合金渗碳钢（例如：

20CrMnTi、20MnVB）制造。

备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回大→喷丸→磨削→装配。

正火处理的作用与机床齿轮相同。

经渗碳、淬火+低温回火后，齿面硬度可达58~62HRC，心部硬度为35~45HRC。

齿轮的耐冲击能力、弯曲疲劳强度和接触疲劳强度均相应提高。

喷丸处理能使齿面硬度提高约2~3HRC，并提高齿面的压应力，进一步提高接触疲劳强度。

齿轮在使用状态下的显微组织为：

表面是回火马氏体+残余奥氏体+碳化物颗粒，心部淬透时是低碳回火马氏体（+铁素体），未淬透时，是索氏体+铁素体。

㈡轴类零部件的选材

轴是机械工业中最基础的零部件之一，主要用以支承传动零部件并传递运动和动力。

1、轴的工作条件，主要失效形式及对性能的要求。

⑴轴的工作条件：

①传递扭矩，承受交变扭转载荷作用。

同时也往往承受交变弯曲载荷或拉、压载荷的作用。

②轴颈承受较大的磨擦。

③承受一定的过载或冲击载荷。

⑵轴的主要失效形式：

①疲劳断裂由于受交变的扭转载荷和弯曲疲劳载荷的长期作用，造成轴的疲劳断裂，这是最主要的失效形式。

②断裂失效由于受过载或冲击载荷的作用，造成轴折断或扭断。

③磨损失效轴颈或花键处的过度磨损使形状、尺寸发生变化。

⑶对轴用材料的性能要求：

①高的疲劳强度，以防止疲劳断裂。

②良好的综合力学性能，以防止冲击或过载断裂。

③良好的耐磨性，以防止轴颈磨损。

2、典型轴的选材

对轴类零部件进行选材时，应根据工作条件和技术要求来决定。

承受中等载荷，转速又不高的轴，大多选用中碳钢（例如45钢），进行调质或正火处理。

对于要求高一些的轴，可选用合金调质钢（例如40Cr）并进行调质处理。

对要求耐磨的轴颈和锥孔部位，在调质处理后需进行表面淬火。

当轴承受重载荷、高转速、大冲击时，应选用合金渗碳钢（例如20CrMnTi）进行渗碳淬火处理。

⑴机床主轴

图13-8为C620车床主轴简图。

该主轴承受交变扭转和弯曲载荷。

但载荷和转速不高，冲击载荷也不大。

轴颈和锥孔处有磨擦。

按以上分析，C620车床主轴可选用45钢，经调质处理后，硬度为220~250HB，轴颈和锥孔需进行表面淬火，硬度为46~54HRC。

其工艺路

图13-8C620车床主轴简图

线为：

备料→锻造→正火→粗机械加工→调质→精机械加工→表面淬火+低温回火→磨削→装配。

正火可改善组织、消除锻造缺陷，调整硬度便于机械加工，并为调质做好组织准备。

调质可获得回火索氏体，具有较高的综合力学性能，提高疲劳强度和抗冲击能力。

表面淬火+低温回火可获得高硬度和高耐磨性。

表13-5给出了机床主轴的选材和热处理。

表13-5根据工作条件推荐选用的机床主轴材料及其热处理工艺

工作条件

选用钢号

应用举例

⑴在滚动轴承内运转

⑵低速、轻或中等载荷

⑶精度要求不高

⑷稍有冲击载何

调质：

820~8400C淬火，550~5800C回火

220~250HB

一般简易机床主轴

⑵转速稍高、轻或中载荷

⑶精度要求不太高

⑷冲击、交变载荷不大

整体淬硬：