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齿轮锻件的材料选择原理,42CrMo锻造齿轮是否合理?

日期:2017年3月2日 09:44

齿轮锻件的材料种类很多,齿轮锻件常用材质为:40Cr、42CrMo、20CrMnMo、20CrMnTi等,42CrMo、40Cr锻造齿轮在起重行业居多大规格齿轮锻件为主,20CrMnMo、20CrMnTi用在传动机械锻造齿轮居多,小件无主(参考)。齿轮大部分需要需要齿轮提高质量,齿轮热处理硬度在38-42HRC可以达到最佳性能,42CrMo的韧性比40Cr好很多,因为前者热处理淬透性更好,这和其材质联系很大。还有,相同硬度下的强度很接近。在最佳性能40Cr的抗拉强度为60~75公斤/mm?,屈服强度为35~55公斤/mm?;42CrMo的抗拉强度为110公斤/mm?,屈服强度为95公斤/mm?,显然42CrMo的性能要比40Cr的性能好的多。

 
  40Cr材质有良好的淬透性,水淬时可淬透到直径28~60mm,油淬时可淬透到直径15~40mm。经调质处理后,材质有良好的综合力学性能,而且具有良好的低缺口敏感性和低温冲击韧性。40Cr齿轮锻件在经调质处理后,常还进行表面高频淬火或氮化处理。当硬度为174~229HBS时,切削加工性能较好,相对切削加工性为60%,40Cr材质锻件含碳量保持在0.40%左右,保证钢具有良好的强度与韧性的配合。加入Cr元素主要是提高钢的淬透性。淬火加热时,Cr元素完全固溶于奥氏体中,提高钢的淬透性。淬火后,Cr元素固溶强化基体组织,并改善基体组织的回火稳定性。高温回火时,部分Cr元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体Fe3C中形成合金渗碳体(Cr、Fe)3C。
 
  齿轮锻件用40Cr材质钢主要化学成分(质量分数)为:0.37%~0.44%C、0.17%~0.37%Si、0.50%~0.80%Mn、0.80%~1.10%cr、≤0.035%P、≤0.035%S。
 
  其相变点为:Ac1770℃、Ac3805℃、Ms328℃。
 
  40Cr齿轮锻件始锻温度1100~1150℃,终锻温度800℃,锻造后尺寸在60mm以上需缓慢冷却。
 
  与40Cr锻造齿轮相比,42CrMo锻造的齿轮性能优于前者,尤其是淬透性高于40Cr钢齿轮。调质处理后,42CrMo钢的齿轮锻件具有较高的疲劳强度极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧性良好。
 
  锻造齿轮42CrMo钢主要化学成分(质量分数)为:0.38%~0.45%c、0.17%~0.37%Si、0.50%~0.80%Mn、0.90%~1.20j%Cr、0.15%~0.25%Mo、≤0.30%Ni、≤0.030%P、≤0.030%S。
 
  其相变点为:Ac1730℃、Ac3800℃、Ms310℃。
 
  锻造42CrMo齿轮始锻温度1130~1180℃,终锻温度850℃,锻造后直径尺寸在50mm以上需缓慢冷却。
 
  42CrMo齿轮中含碳量保持在0.42%左右,保证钢具有良好的强度与韧性的配合。加入Cr、Mo元素主要是提高钢的淬透性。淬火加热时,Cr、Mo元素完全固溶于奥氏体中提高钢的淬透性。淬火后,Cr、Mo元素固溶强化基体组织,并改善基体组织的回火稳定性。高温回火时,部分Cr、Mo元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体Fe3C中形成合金渗碳体(Cr、Mo、Fe)3C。另外Mo元素的加入可消除回火脆性。加入少量的Ni元素可改善钢的韧性。
 
  在选择时应考虑的因素也很多。一般情况下,齿轮锻件的工作条件不同,轮齿的破坏形式不同,是确定齿轮强度计算准则和选择材料与热处理的根据。

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