齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，主要用于传递动力，改变运动速度和运动方向。齿轮的选材要从齿轮的工作条件、失效形式及其对材料的性能要求等方面综合考虑。汽车变速齿轮如图4-70所示。
资源4-2 汽车齿轮类零件的选材
图4-70 汽车变速齿轮
（1）汽车齿轮的工作条件
汽车齿轮主要分装在变速器和差速器中，在变速器中，通过齿轮改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比；在差速器中，通过齿轮增加扭矩，调节左右轮的转速。全部发动机的动力均通过齿轮传给主轴，推动汽车运行。所以，汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，对其耐磨性、疲劳强度、芯部强度以及冲击韧性等的要求比一般机床齿轮高。齿轮工作时的受力情况为：由于传递扭矩，齿根承受很大的交变弯曲应力；换挡、起动或咬合不均匀时，轮齿承受一定的冲击载荷；因加工、安装不当或齿、轴变形等引起的齿面接触不良，以及外来灰尘、金属屑等硬质微粒的侵入都会产生附加载荷而使工作条件恶化。因此，齿轮的工作条件和受力情况是较复杂的。
（2）汽车齿轮的主要失效形式
根据齿轮的工作条件，其主要失效形式是轮齿断裂、齿面剥落、齿面磨损以及过量塑性变形。汽车齿轮的失效形式主要有以下几种，如表4-25所示。
表4-25 汽车齿轮的主要失效形式
（3）对汽车齿轮的性能要求(www.xing528.com)
根据对工作条件及失效形式的分析，可以对齿轮材料提出以下性能要求：
1）高的弯曲疲劳强度，特别是齿根处要有足够的强度；
2）高的齿面硬度和耐磨性；
3）较高的芯部强度和足够的冲击韧性；
4）热处理变形小。
（4）典型汽车齿轮的选材
在我国应用最多的汽车齿轮用材是合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi，且在使用时需经渗碳、淬火和低温回火等热处理强化。渗碳后表面碳含量大大提高，保证淬火后得到高硬度、高耐磨性和高接触疲劳强度。由于合金元素提高了淬透性，故淬火、低温回火后可使芯部获得较高的强度和足够的冲击韧性。为了进一步提高齿轮的使用寿命，渗碳、淬火、低温回火后，还可以采用喷丸处理，增大表面压应力，有利于提高齿面和齿根的疲劳强度，并清除氧化皮。
合金渗碳钢齿轮的工艺路线一般为：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳、淬火及低温回火→喷丸→磨削加工。汽车、拖拉机齿轮常用钢种及热处理方法见表4-26。
表4-26 汽车、拖拉机齿轮常用钢种及热处理方法
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