齿轮材料及常用钢种选择

齿轮材料是齿轮的承载能力、实现其传动功能和保证可靠性运行的基础。齿轮常用的材料以钢为主，其次是铸铁、铜合金及其他各种特殊材料，如工程塑料、粉末冶金等。钢制齿轮按应用场合的不同，可分为工业齿轮用钢和车辆齿轮用钢两大类。

工业齿轮用钢按其工艺特性又可分为调质及表面淬火齿轮用钢、渗碳淬火齿轮用钢和渗氮齿轮用钢，见表12-1～表12-3。

调质齿轮和表面淬火齿轮用钢以45CrMo、42CrMo、35CrMo钢的使用量最大；渗碳齿轮用钢有20CrMnTi、20CrMnMo、20CrNi2Mo（4320）、12CrNi3、17CrNiMo6（17Cr2Ni2Mo）、18Cr2Ni4W、20Cr2Ni4、8620H、SCM420H、19CN5、16MnCr5和ZF系列钢；渗氮齿轮常用钢有42CrMo、45CrMo、35CrMo、40CrNiMo、25Cr2MoV和38CrMoAl等。

目前，我国车辆齿轮中采用的主要钢种有20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB、16MnCr5H、20MnCr5H、25MnCr5H、ZF6、ZF7、SCM420H、SAE8620H、SAE4320H等，其中20CrMnTi钢的用量最大。

GB/T 3480.5—2008标准《齿轮材料及热处理质量检验的一般规定》，将齿轮的强度和可靠性设计与齿轮材料和制造工艺相结合，将设计、制造过程与齿轮的使用性能要求相结合，显著提高了我国齿轮制造的工艺水平和产品质量的控制水平。

我国齿轮用钢的主要生产企业：中国第一重型机械集团公司、中国第二重型机械集团公司、中信重工机械有限公司、太原重型机械集团公司、首都钢铁公司、宝钢集团上海五钢有限公司、兴澄特种钢铁公司、鞍本钢铁集团公司、湖北大冶特钢公司、抚顺钢铁公司、中原特钢公司、莱芜钢铁集团有限公司等。

齿轮技术要求的标注如下：

除ME级重要齿轮需要检验力学性能及探伤外，常用的MQ级齿轮只需要检测硬度。

标注示例如下。

调质齿轮：调质硬度255～286HBW。

表面淬火齿轮：淬火硬度45～50HRC，硬化层深度1～2mm，心部硬度255～286HBW（齿部探伤）。(www.xing528.com)

渗碳淬硬齿轮：硬度58～62HRC，渗碳层深度δ=（0.20～0.25）m_nmm，其中m_n为法向模数，心部硬度35～40HRC，齿部探伤。

渗氮齿轮：硬氮化硬度700～850HV；软氮化硬度HV≥560，氮化深度0.25～0.40mm，心部硬度270～290HBW。

表12-1 调质及表面淬火齿轮用钢的选择

注：低速、重载大齿轮用钢的Ⅰ～Ⅴ类基本上按淬透性划分。

表12-2 渗碳齿轮用钢的选择

表12-3 渗氮齿轮用钢的选择