從齒輪的失效形式可以看出，在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒面應(yīng)具有較高的耐磨性、抗點(diǎn)蝕性、抗膠合性和抗塑性變形性，而齒根應(yīng)具有較高的抗斷裂性。因此，對(duì)齒輪材料的基本要求是：齒面要硬，齒芯要韌。

常用的齒輪材料

一、鋼

鋼具有良好的韌性和抗沖擊性，還可以通過(guò)熱處理或化學(xué)熱處理提高其力學(xué)性能和齒面硬度，因此最適合制造齒輪。

1、鍛鋼

制造齒輪一般采用鍛鋼，一般采用含碳量為(0.15 ~ 0.6)%的碳鋼或合金鋼，但尺寸過(guò)大或結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的適合鑄造的除外。制造齒輪的鍛鋼可分為：

硬齒面齒輪（硬度350HBS）:用于高速、重載、精密機(jī)械(如精密機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī))中，除了材料性能優(yōu)異、輪齒強(qiáng)度高、齒面硬度高(如58 ~ 65 HRC)外，還應(yīng)通過(guò)磨齒完成。目前大部分需要精加工的齒輪都是先切削，再淬硬，最后精加工，精度可以達(dá)到5級(jí)或4級(jí)。這種齒輪精度高，價(jià)格高，因此熱處理方法包括表面淬火、滲碳、滲氮、軟氮化和氰化。因此，材料取決于具體要求和熱處理方法。即切削齒——、表面硬化處理——、精加工，加工出的齒輪為硬齒面，精度為5級(jí)或4級(jí)。

合金鋼可以根據(jù)所含金屬的成分和性能提高材料的韌性、抗沖擊性、耐磨性和抗膠合性，也可以通過(guò)熱處理或化學(xué)熱處理提高材料的力學(xué)性能和齒面的硬度。因此，高速、重載、小尺寸、小重量的航空齒輪都是由性能優(yōu)良的合金鋼(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)制成。)。

2、鑄鋼

鑄鋼具有良好的耐磨性和強(qiáng)度，但應(yīng)進(jìn)行退火和正火。必要時(shí)也可以調(diào)質(zhì)處理，常用于大尺寸齒輪。

二、鑄鐵

灰鑄鐵性質(zhì)脆，抗沖擊性和耐磨性差，但抗粘著性和抗點(diǎn)蝕性好。它通常用于運(yùn)行穩(wěn)定、速度低、功率低的情況。

為了降低噪音，非金屬材料(如膠木、尼龍等。)經(jīng)常被用作小齒輪，而大齒輪仍然是由鋼或鑄鐵制成的。為了使齒輪具有足夠的耐磨性和抗點(diǎn)蝕性，齒面的硬度應(yīng)為250 ~ 350 HBS。

齒輪用一般材料：

齒輪材料的選擇原則

齒輪材料種類繁多，選擇時(shí)要考慮的因素很多。以下幾點(diǎn)可供參考：

1、齒輪材料必須滿足工作條件的要求

比如飛機(jī)上使用的齒輪必須滿足重量小、傳動(dòng)功率大、可靠性高的要求，所以必須選用機(jī)械性能高的合金鋼；

礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)一般功率大，工作速度低，周圍環(huán)境粉塵含量高，所以常選用鑄鋼或鑄鐵；

家用和辦公機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)，低噪音或無(wú)噪音，在較少潤(rùn)滑的情況下也能正常工作，因此經(jīng)常使用工程塑料作為齒輪材料。

總之，工況要求是選擇齒輪材料時(shí)首先要考慮的因素。

2、應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝

鑄坯一般用于大型齒輪，齒輪材料可選用鑄鋼或鑄鐵。

中等及以下尺寸要求高的齒輪，常采用鍛坯，可選用鍛鋼。

當(dāng)尺寸較小，要求不高時(shí)，可以用圓鋼作為毛坯。

齒輪表面淬火的方法有滲碳、滲氮和表面淬火。當(dāng)采用滲碳工藝時(shí)，低碳

3、正火碳鋼，無(wú)論毛坯是如何制作的，都只能用于使齒輪在穩(wěn)定載荷和輕微沖擊下工作，不能承受較大的沖擊載荷；淬火和回火碳鋼可用于制造在中等沖擊載荷下工作的齒輪。

4、合金鋼常被用來(lái)制造高速、重載和在沖擊載荷下工作的齒輪。

5、飛機(jī)的齒輪傳動(dòng)要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。