齿轮用材料常用选择

齿轮的材料以锻钢（包括轧制钢材）为主，其次是铸钢、铸铁。此外，还有有色金属和非金属材料等。

1）钢

钢的韧性好、耐冲击，经热处理或化学热处理可提高齿面硬度，从而提高齿轮接触强度和耐磨性，故最适于用来制造齿轮。

除尺寸过大或者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。按热处理方法和齿面硬度的不同，制造齿轮的锻钢可分为以下两种情况：

（1）软齿面（硬度≤350 HBW）齿轮用锻钢。对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，常采用软齿面。常用材料有45、35、50钢及40Cr、35SiMn等合金钢。齿轮毛坯经过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。其制造简便、经济，生产效率高。此类齿轮传动中，考虑到小齿轮齿根较薄，且受载次数较多，弯曲强度较低，为了使大小齿轮使用寿命比较接近，一般应使小齿轮齿面硬度比大齿轮高30～50 HBW。

（2）硬齿面（硬度＞350 HBW）齿轮用锻钢。对于高速、重载及精密机器所用的主要齿轮传动，要求齿轮材料性能优良，轮齿具有高强度，齿面具有高硬度（如58～65HRC）及高精度。常用材料有45、40Cr、40Cr Ni、20Cr、20CrMnTi、20MnB、20Cr Mn To等。齿轮毛坯经过正火或调质处理后切齿，再做表面硬化处理，最后一般还需要进行精加工，精度可达5级或4级。常用的表面硬化热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及碳氮共渗等，具体加工方法及热处理方法视材料而定。这类齿轮精度高，但价格较贵，在使用时应注意经济性。

2）铸铁

灰铸铁性质较脆，抗胶合及抗点蚀能力强，具有良好的减摩性、加工工艺性，价格较低，但抗冲击及耐磨性能差，常用于制造工作平稳、速度较低、功率不大的齿轮或尺寸较大、形状复杂的齿轮及开式传动中的齿轮。(www.xing528.com)

球墨铸铁的强度比灰铸铁高很多，具有良好的韧性和塑性。在冲击不大的情况下，可代替钢制齿轮。

3）有色金属和非金属材料

有色金属（如铜合金、铝合金）常用于制造有特殊要求的齿轮。

对高速轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料（如夹布胶木、尼龙等）做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造，以利于散热。为了使大齿轮具有足够的抗磨损和抗点蚀的能力，齿面的硬度应为250～350 HBW。

常用的齿轮材料及其力学特性见表5-1。

表5-1　常用的齿轮材料及其力学特性

注：40Cr钢可用40MnB或40MnVB钢代替；20CrMnTi钢可用20CrMn2B或20MnVB钢代替。