齿轮是什么材料

原发布者:jiuhanli

齿轮常用材料齿轮的齿面应具有较高的耐磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。因此，对轮齿材料性能的基本要求为：齿面要硬、齿芯要韧。常用的齿轮材料是钢、铸铁和非金属材料。 1、锻钢钢材的韧性好，耐冲击，还可以通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故最适应于用来制造齿轮。除尺寸过大（da＞400~600mm）或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在(0.15～0.6)%的碳钢或合金钢。制造齿轮的锻钢可分为：软齿面（硬度≤350HBS）：经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢　对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。因此，应将齿轮毛坯经过正火（正火）或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级，精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产效率高。硬齿面（硬度＞350HBS）：需进行精加工的齿轮所用的锻钢　高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度（如58～65HRC）外，还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行精加工，精度可达5级或4级。这类齿轮精度高，价格较贵，所以热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所以材料视具体要求及热处理方法而定。合金钢根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐

制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。

未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。

齿轮简介

齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，大齿轮的直径是小齿轮的直径的一倍。齿轮在传动中的应用很早就出现了，公元前300多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具备较完备的手段，而随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。

齿轮的加工方式

渐开线齿轮加工方法有2大类，一个是仿形法，用成型铣刀铣出齿轮的齿槽，是“模仿形状”的。另一个是范成法（展成法）。

(1)滚齿机滚齿：可以加工8模数以下的斜齿

(2)铣床铣齿：可以加工直齿条

(3)插床插齿：可以加工内齿

(4)冷打机打齿：可以无屑加工

(5)刨齿机刨齿：可以加工16模数大齿轮

(6)精密铸齿：可以大批量加工廉价小齿轮

(7)磨齿机磨齿：可以加工精密母机上的齿轮

(8)压铸机铸齿：多数加工有色金属齿轮

(9)剃齿机：是一种齿轮精加工用的金属切削机床

中国市场发展

中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展：2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增长率23.27%，已成为中国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而言，中国齿轮行业在全球排名已超过意大利，居世界第四位。

中国齿轮制造业与发达国家相比还存在自主创新能力不足、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。2012年齿轮行业发展可能呈现“前低后高、中速增长”的态势。去年四季度出现的行业增长放缓的趋势将延续到今年上半年。下半年，随着国家扩大内需政策的逐步到位，战略性新兴产业的发展以及国家“三基规划”的开始实施，必将提升现代装备制造业，从而带动整个齿轮行业新一轮的上升。

随着齿轮行业竞争的不断加剧，大型齿轮企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的齿轮生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，将有利于构建齿轮现代化新世界，促进我国经济、技术迈向新高度。

1、对强度和精度不高的中低速减速机设备中，常选用40、45、50Mn及40Cr、40MnB、35SiMn的锻钢等，经正火或调质处理。

2、硬齿面齿轮（HB>350）这类齿轮的齿面硬度较高，切齿在最终热处理之前进行，热处理后只进行磨齿或研齿，精度可达5级或4级。这类齿轮强度、硬度和精度都比较高，耐磨性和抗点蚀性也较好，故常用于高速重载，中速重载且受较大冲击及要求尺寸小的齿轮。常选用40、45、50Mn2B表面渗碳淬火，HRC=58-63，或38CrMoAlA氮化处理。

铸钢也是齿轮制造材料之一，当齿轮分度圆直径D>400-600mm，不宜锻造时，可采用铸造齿轮。铸钢的强度及耐磨性较好，但铸造内应力较大，一般要求机加工前进行退火或正火处理，常选ZG270-500,ZG310-570。

有时齿轮材料也采用铸铁，铸铁齿轮抗冲击及抗磨能力都较差，但抗胶合和抗点蚀性能较好，故适用于工作平稳低速（V≤5m/s）和轻载的开式传动中。常选用HT250、HT350等。

同时，要知道，在选用材料和热处理方法时应注意，使小齿轮齿面硬度高于大齿轮的。

齿轮轴采用45、40Cr、42CrMo，大齿轮为55铸钢、35CrMo。

绘图时的技术要求主要有1、热处理（正火、淬火、调质等）及热处理硬度值（布氏硬度或洛氏硬度等）。2、接触斑点；沿齿高、齿长的百分数。3、其它的工艺要求如倒角、圆角、毛坯要求等。

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。

碳素结构钢

Q255 Q275 强度高 塑性韧性好 通常用于制作简单的机械齿轮

40、45 通常用于制作机床齿轮。

合金渗碳钢

低淬 20MnZ、20MnV、20Cr、20CrV 通常用于制作较小的齿轮

中淬 20CrMn、20CrMnTi、20CrMnMo通常用于制作汽车等的变速齿轮

高淬 18Cr2Ni4WA 通常用于制作飞机坦克等大截面，高负荷，高耐磨性及 良好韧性的大齿轮。

高铝青铜 主要用于制作船舶飞机等仪表高强度耐磨耐腐蚀的齿轮。

铍青铜 主要用于精密仪表的高弹性耐磨齿轮

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汽车变速器齿轮一般用20CrMnTi，此外，22CrMnMo、、20CrMnMoH、20CrMoH等合金渗碳钢在汽车齿轮上的应用也较多。

20CrMnTi是渗碳钢的一种，为合金渗碳钢。含碳量为0.17%-0.24%，汽车上多用其制造传动齿轮，其淬透性较高，在保证淬透情况下，特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢。良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。

主要用途有：用于轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。

扩展资料：

齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中 ，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。

制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。

参考资料来源：百度百科—齿轮

参考资料来源：百度百科—20CrMnTi