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齒輪材質(zhì)選用分析
深圳市圓睿鑫電子經(jīng)過多年實踐經(jīng)驗和場合應用分析認為：一般而言,制作齒輪的材料很多,就鋼材而言,表面滲碳鋼和調(diào)質(zhì)鋼最常用,性能也比較好，現(xiàn)代齒輪很講究齒面的硬度,很多使用場合不適合采用軟齒面齒輪.
表面滲碳淬火 是提高齒輪硬度的一貫方法,其可以在齒面形成高硬度的表層,非常耐磨,許用接觸應力也很高,與此同時,芯部卻仍然保持低碳馬氏體組織,這種低碳馬氏體具有最為優(yōu)良的綜合力學性能,高韌性和高強度集于一身,因此,低碳合金鋼表面滲碳淬火的組織被譽為人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的最為完美的金屬組織.不僅******的齒輪、軸等采用，就是對材料最具嚴酷要求的軸承零件也可采用這種材料組織，而且其性能不低于高純度高碳鉻軸承鋼淬火組織。
然而，表面滲碳淬火的工藝要求較高、滲碳費用較高、生產(chǎn)周期較長，另外，采用硬齒面齒輪以后，齒輪強度方面的主要矛盾即齒面接觸強度雖然得到大幅度提高（較軟齒面齒輪提高5倍以上），但是齒跟彎曲強度提高倍數(shù)卻沒有這么高，也就是說，主要矛盾發(fā)生了轉(zhuǎn)化，如果以接觸強度為主設計將導致齒跟彎曲強度的裕量不足，更為嚴重的是，相對而言彎曲強度的重要性比接觸強度高得多，接觸強度不足導致齒面點蝕最多報廢齒輪箱而已，彎曲強度不足導致斷齒卻是極其嚴重的設備事故，在載人設備中（如電梯）斷齒更是會發(fā)生人身傷亡事故！因此，在斷齒可靠性要求高的場合中，滲碳硬齒面齒輪是否真有必要就成為了疑問。
為此，我們比較了各種鋼材的力學性能，發(fā)現(xiàn)低碳馬氏體的“屈服”強度在1000兆帕左右，而高強度彈簧鋼60Si2CrVA淬火回火后形成屈氏體組織后其屈服強度可達1600兆帕，也有很好的彈性、韌性和極好的疲勞性能，這種性能正好可以滿足齒輪對于彎曲強度的要求，而且，其硬度也達到HRC48~52，雖比滲碳硬齒面HRC55～62低，但比中硬齒面HRC40～50高，因此也有滿意的接觸疲勞強度。這樣的材料配置就平衡了齒輪 接觸強度和彎曲強度的矛盾。
上述材料及其熱處理費用比滲碳淬火齒輪要低，也不高于調(diào)質(zhì)齒輪，因此我們認為是一個值得推廣的方案。另外，為了進一步增加齒面硬度，可以采用簡單的齒面硬化淬火技術(shù)，例如火焰淬火或者等離子弧火焰淬火，這道工序要求不高，即使表面淬火質(zhì)量不高，只要不發(fā)生過燒可以說對齒輪沒有什么重大影響，而其費用卻極其低廉。尤其是等離子弧火焰溫度高達11000～28000度，可以快速加熱齒面（類似于激光表面淬火），使得奧氏體來不及長大從而形成極細的晶粒組織，操作得當可以達到HRC62以上的表面硬度，淬硬深度可達1mm以上，因此也是值得推廣的工藝技術(shù)之一。
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