齒輪 , 根據(jù)各自的用途 , 分別使用黑色金屬、有色金屬及工程塑料等制作。材料的種類、熱處理手段等的不同 , 齒輪的強(qiáng)度也不同。

齒輪用一般材料

齒輪使用的一般材料及其機(jī)械性能、特征等列于表 9.1

9.1 具有代表性的齒輪熱處理方法

熱處理是為了得到所需的金相組織及性能對(duì)金屬材料做加熱和冷卻處理的過(guò)程。特別是隨冷卻方式不同 , 可以得到各種不同的組織及性能。熱處理大致可以分為正火、退火、淬火、回火

、表面硬化等幾種。有效的利用熱處理 , 可以充分發(fā)揮鋼材的潛在性能。

通過(guò)對(duì)鋼材實(shí)行各種熱處理 , 使鋼材變硬 , 齒輪的強(qiáng)度得以提高。特別是齒面強(qiáng)度 , 會(huì)得到大幅度提高。根據(jù)鋼材所含的碳素量不同 , 淬火方法如表 9.2 所示而變化。

（1）正火

正火是為了細(xì)化鋼材晶粒 , 均勻內(nèi)部組織的熱處理方法。正火處理的目的是消除機(jī)械加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及壓延等塑性加工時(shí)產(chǎn)生的纖維組織。

（2）退火

退火是為了軟化鋼材、調(diào)整結(jié)晶組織、去除內(nèi)部應(yīng)力、改善冷軋加工及切削性的熱處理方法。根據(jù)使用目的 , 退火細(xì)分為完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火、中間退火等。

① 去應(yīng)力退火

不改變金屬組織 , 消除金屬內(nèi)部應(yīng)力的退火處理。

② 矯直退火

為了除去鋼材的翹曲等變形 , 對(duì)鋼材一邊加載一邊進(jìn)行退火的處理。

③ 工序間退火

為了使下道工序的加工容易進(jìn)行 , 冷軋工序的途中對(duì)變硬的材料做軟化處理的退火加工。

（3）淬火

淬火是鋼材經(jīng)高溫加熱后快速冷卻處理的加工。提高鋼材硬度及強(qiáng)度。根據(jù)冷卻條件分為水淬、油淬、真空淬火等。

淬火后的材料必須經(jīng)過(guò)回火處理。

（4）回火

回火是鋼件淬硬后再度加熱到某一溫度 , 然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s的熱處理。

淬火后的材料必須經(jīng)過(guò)回火處理。

回火處理的主要目的是調(diào)整材料硬度、提高韌性及消除內(nèi)部應(yīng)力。

根據(jù)回火溫度的不同 , 回火可分為低溫回火和高溫回火。回火溫度越高 , 材料的硬度降低 , 韌性增強(qiáng)。調(diào)質(zhì)處理加工采用高溫回火。

高頻淬火、滲碳淬火等表面硬化處理后的回火處理為低溫回火。

（5）調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)是淬火與回火（高溫）處理相結(jié)合、調(diào)整鋼的硬度 / 強(qiáng)度 / 韌性的熱處理。調(diào)質(zhì)處理后的材料硬度為一般機(jī)械加工范圍的硬度。

一般調(diào)質(zhì)硬度如下所示。

S45C （機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳素鋼） 200 ～ 270 HB SCM440（機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼）230 ～ 270 HB

（6）滲碳淬火

滲碳淬火是在低碳鋼的表面滲入碳素后淬火處理的熱處理。滲入碳素的表層得到高硬度。淬火后經(jīng)低溫回火 , 調(diào)整硬度。

材料經(jīng)滲碳淬火后 , 心部硬度也會(huì)有一定的提高 , 但達(dá)不到表面的程度。

如果在材料的一部分涂抹防滲碳劑 , 可以防止碳素的滲入 , 達(dá)到防止這個(gè)部分硬度變高的目的。

表面硬度及硬化層深度大致如下。

?淬火硬度 55 ～ 63HRC（參考）

?有效硬化層深度 0.3 ～ 1.2 mm（參考）

齒輪經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理后產(chǎn)生變形 , 齒輪精度下降。要想提高齒輪精度 , 必須對(duì)齒輪做磨削加工。

（7）高頻淬火

高頻淬火是將含碳量在 0.30％以上的鋼材通過(guò)感應(yīng)加熱 , 使材料表面變硬的淬火熱處理。經(jīng)過(guò)高頻淬火的齒輪 , 其齒面及齒頂可以得到高硬度。但是 , 齒根部有得不到硬化的可能性。

由于高頻淬火產(chǎn)生形變 , 所以一般情況下齒輪精度下降。

S45C 鋼制產(chǎn)品的高頻淬火硬度及硬化層深度請(qǐng)參考如下。

?淬火硬度 45 ～ 55 HRC

?有効硬化層深さ 1 ～ 2 mm

（8）火焰淬火

熱源為明火的表面熱處理。主要在鋼鐵的任意表面或某一部分需要淬火時(shí)使用。

（9）氮化

將氮素?cái)U(kuò)散滲入鋼材表面使鋼材表面得以硬化的熱處理方法。含有鋁、鉻、鉬的鋼材容易通過(guò)氮化處理提高硬度。具有代表性的氮化鋼是 SACM645（鋁鉬鋼）。

（10）整件淬火

整件經(jīng)過(guò)加熱、速冷的淬火熱處理。材料的表面于心部達(dá)到相同的硬度。