补充知识
• 铸铁：含碳量在2%以上的铁碳合金。
• 钢：以铁为主要元素，碳含量一般在2.0%以下并 含有其他元素的金属材料
• 钢材在常温或在结晶温度以下的加工产生强烈的 塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒产生剪切、 滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬 度增加，减少表面层金属变形的塑性，称为冷作 硬化。金属在冷态塑形变形中，使金属的强化指 标，如屈服点、硬度等提高，塑形指标如伸长率 降低的现象称为冷作硬化。
• 正火，又称常化，是将工件加热到一定温 度并保温一段时间后，从炉中取出在空气 中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理 工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物 分布均匀化，去除材料的内应力，降低材 料的硬度。
• 应力：受力物体截面上内力的集度，即单 位面积上的内力。
• 钢的淬火是将钢加热到临界温度以上温度， 保温一段时间，然后以大于临界冷却速度 的冷速快冷转变的热处理工艺。通常也将 铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材 料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处 理工艺称为淬火。
齿轮材料选用的基本原则
齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等；
应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺； 钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多 （小齿轮硬度大，大齿轮产生冷作硬化的效果）。
齿轮材料 选择齿轮材料总体上要考虑防止产生齿面失效和轮齿折断。 基本要求：齿面要硬，齿芯要韧 常用的齿轮材料 1、钢——最常用，可通过热处理改善机械性能 （1）锻钢： 软齿面齿轮（HBS≤350）（HBS,HRC等单位为常见的硬度单位） 如45、40Cr 热处理，正火调质，加工方法，热处理后精切齿形—8、7
• 低温回火：工件在150~250℃进行的回火 • 中温回火：工件在350～500 ℃之间进行的回火。 • 高温回火：工件在500℃以上进行的回火。
• 调质，即淬火和高温回火的综合热处理工艺
• 调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉 伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩 擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合 应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件， 如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等 制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大 型部件，调质处理用得更多．因此，调质处理在热处理中 占有很重要的位置。
10.8 齿轮常见的失效形式与设计准则
10.8 齿轮常见的失效形式与设计准则
10.8.2 设计准则
对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是： 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。
对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力 的准则进行设计。
3、非金属材料——工程处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和 表面热处理等方法。其中回火又包括高温回火、 中温回火和低温回火。
• 退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢 加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速 度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消 除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向； 细化晶粒（结晶物质在生长过程中，由于受到外 界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体， 而只是结晶成颗粒状，称晶粒），调整组织，消 除组织缺陷。
• 回火将淬火后的钢/铁，在一定温度以下加热、保 温后冷却下来的金属热处理工艺。将经过淬火的 工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保 温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金 属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适 当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。 一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降 低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。
球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得， 析出的石墨呈球状，简称球铁。碳全部或大部分 以自由状态的球状石墨存在，断口成银灰色。比 普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。其 牌号以“QT”后面附两组数字表示，例如： QT45-5（第一组数字表示最低抗拉强度，第二组 数字表示最低延伸率）。用于制造内燃机、汽车 零部件及农机具等。
• 灰口铸铁:含碳量较高（2.7%～4.0%），碳 主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色， 简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝 固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素 钢，减震性好。由于片状石墨存在，故耐 磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于 制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。其 牌号以“HT”后面附两组数字。例如： HT20-40（第一数字表示最低抗拉强度，第 二组数字表示最低抗弯强度）。
级，适合于对精度、强度和速度要求不高的齿轮传动 （2）铸钢——用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除铸造应力。强度
稍低
硬齿面齿轮（HBS>350）（是发展趋势） 20Cr，20CrMnTi，40Cr，30CrMoAlA，表面淬火，渗碳
淬火，氮化和氰化，先切齿→表面硬化→磨齿精切齿形→5、 6级,适合于高速、重载及精密机械（如精密机床、航空发动 机等） 2、铸铁——脆、机械强度，抗冲击和耐磨性较差，但抗胶合 和点蚀能力较强，用于工作平稳、低速和小功率场合。 铸铁：灰铸铁；球墨铸铁——有较好的机械性能和耐磨性
齿轮的材料及其选择原则
齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损 和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧、加工工艺性能及热处理 性能良好。
10.9.2 齿轮常用材料及其热处理
钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料； 铸铁：常作为低速、轻载、不太重要场合的齿轮材料；常用材料 非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。
由实践得知： 1.闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主(按照轮齿 齿面接触疲劳强度设计，再校核轮齿齿根的弯曲疲劳强度) 。 2.闭式硬齿面，以保证齿根弯曲疲劳强度为主（先按照轮齿齿根弯曲强度设 计，再校核轮齿齿面接触疲劳强度）。
10.9 齿轮的常用材料及许用应力
10.9.1 齿轮材料的基本要求