鑄造件材料的機(jī)械性能包括強(qiáng)度、硬度、塑性及韌性等,反映材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在嚙合時(shí)齒面接觸處有接觸應(yīng)力,齒根部有較大彎曲應(yīng)力,可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效。齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng),會(huì)產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度,齒面要有足夠的硬度和耐磨性,芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性。
例如,在確定大、小齒輪硬度時(shí)應(yīng)注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30-50HBS,這是因?yàn)樾↓X輪受載荷次數(shù)比大齒輪多,且小齒輪齒根較薄,強(qiáng)度低于大齒輪。為使兩齒輪的輪齒接近等強(qiáng)度,小齒輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。
另一方面,根據(jù)材料的使用性能確定了材料牌號(hào)后。要明確材料的機(jī)械性能或材料硬度,然后我們可以通過不同的熱處理工藝達(dá)到所要求的硬度范圍,從而賦予材料不同的機(jī)械性能。如材料為40Cr合金鋼的齒輪,當(dāng)840-860℃油淬,540-620℃回火時(shí),調(diào)質(zhì)硬度可達(dá)28-32HRC,可改善組織、提高綜合機(jī)械性能;當(dāng)860-880℃油淬,240—280℃回火時(shí),硬度可達(dá)46-51HRC,則鋼的表面耐磨性能好,芯部韌性好,變形小;當(dāng)500-560℃氮化處理,氮化層0.15-0.6mm時(shí),硬度可達(dá)52-54HRC,則鋼具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度,較高的抗蝕性和抗膠合性能且變形極小;當(dāng)通過電鍍或表面合金化處里后,則可改善齒輪工作表面摩擦性能,提高抗腐蝕性能。
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