AGMA齿轮材料及热处理手册.doc

ANSI/AGMA 2004-B89齿轮材料及热处理手册1988 年 5 月摘 要本手册可向齿轮制造企业提供产于齿轮材料及热处理方面的资料和数据，包括定义、选材原则、热处理质量控制、影响寿命因素及参考文献材料选择部分包括有色金属、黑色金属及非金属材料及其锻造、铸造和拼焊齿坯热处理部分涉及调质、火焰淬火、感应淬火、渗碳、碳氮共渗及氮化等方面的数据，并讨论了淬火、变形及喷丸，以及齿坯、工艺、最终产品金相试验各个阶段的质量控制前 言AGMA 标准提供了大量的有关齿轮材料及其热处理方面的资料，目的在于帮助设计人员、工艺、加工及热处理技术人员对齿轮材料 进行合理的选择和处理，本标准的资料和数据取得了 AGMA 成员公司冶金代表的一致赞同本标准取代 AGMA240.01（1972.10）.AGMA240.01 第一版——齿轮手册——1966 年 10 月写成，并于 1972 年 3 月为 AGMA 成员所通过由于 1979 年冶金及材料委员会决定重版，所以 AGMA240.01 的印刷发行于 1982 年中止AGMA2004-B89（原号 240.01）的初稿于 1983 年 4 月完成。

冶金及材料委员会不断对此标准进行大量的修订工作，1988 年 9 月完成并由 AGMA 技术部执行委员会通过，1989 年1 月 23 日正式成为美国国家标准注：手册中的前言、脚本及附录部分仅供参考，不做为本手册的组成部分）目 录1 范围……………………………………………………………………………………12 参考资料………………………………………………………………………………12.1 参考资料…………………………………………………………………………12.2 资料来源…………………………………………………………………………23 定义……………………………………………………………………………………44 选材原则………………………………………………………………………………64.1 机械性能…………………………………………………………………………74.2 钢号及热处理……………………………………………………………………84.3 纯净度……………………………………………………………………………104.4 尺寸稳定性………………………………………………………………………104.5 成本及合理性……………………………………………………………………104.6 淬透性……………………………………………………………………………104.7 加工性能…………………………………………………………………………124.8 钢铁材料齿轮……………………………………………………………………124.9 锻钢、铸钢及拼焊齿轮的选择依据……………………………………………244.10 铜基材料齿轮…………………………………………………………………254.11 其它有色金属材料……………………………………………………………314.12 非金属材料……………………………………………………………………325 热处理…………………………………………………………………………………325.1 整体硬化处理……………………………………………………………………325.2 火焰淬火及感应淬火……………………………………………………………365.3 渗碳………………………………………………………………………………445.4 碳氮共渗…………………………………………………………………………505.5 氮化………………………………………………………………………………515.6 其它热处理………………………………………………………………………545.7 淬火……………………………………………………………………………555.8 变形……………………………………………………………………………565.9 喷丸……………………………………………………………………………615.10 残余应力的作用……………………………………………………………666 冶金质量控制…………………………………………………………………………686.1 原材料的质量控制……………………………………………………………696.2 原材料的硬度试验……………………………………………………………696.3 原材料的机械性能检验………………………………………………………716.4 热处理工艺控制………………………………………………………………716.5 工件特性………………………………………………………………………736.6 冶金性能、机械性能试验及无损检测………………………………………756.7 显微组织………………………………………………………………………836.8 机械性能试棒…………………………………………………………………84参考资料及来源附录：附录 A：塑料齿轮材料………………………………………………………………87附录 B：调质齿轮的最大控制截面尺寸……………………………………………91附录 C：渗碳钢渗层淬透性…………………………………………………………93附录 D：影响使用寿命的因素………………………………………………………94附篇：常用齿轮钢材一览表…………………………………………………………971一、范围本手册旨在提供齿轮材料、热处理及其它有关齿轮制造及使用方面的基本数据及其它资料来源。

本手册不包括与齿轮承载能力有关的冶金因素（许用应力 Sac 和 Sat 值） ，该部分包含在 AGMA 强度计算标准中二、参考资料2.1 参考资料本标准中涉及到的特定文件以缩写来表示，这些缩写包括 AGMA： American Gear Manufacturers Association（美国齿轮制造协会） ；ASNT：American Society of Non-destructive Testing（美国无损检测学会） ；ASTM：American Society for Testing Materials（美国材料试验学会） ；SAE：Society of Automotive Engineers（美国汽车工程师学会） 下面是本标准参考的一些具体条款这些参考资料的版本在出版期内是有效的，由于各种出版物都在不断修订，因此建议读者尽量使用所列参考资料的最新版本AGMA 2001-B88渐开线直齿轮和斜齿轮强度基本核算方法及其主要系数确定AGMA 141.01-1984塑料齿轮—模压、加工及其它方法（新工艺报告）AGMA 6033-A88船用推进齿轮装置 第一部分：材料ASNT-TC-1A（80.6）ASNT 推荐的实用方法ASTM A 48-83灰口铸铁件规范ASTM A 148-84高强度结构铸钢件ASTM A 220-76珠光体可锻铸铁件ASTM A 255-67钢材料端淬试验方法ASTM A 290-82用于减速器齿圈的碳钢及合金锻件ASTM A 310-77钢件机械性能试验方法及规定2ASTM A 356-84蒸汽透平机械中厚壁碳钢、低合金钢及不锈钢铸件ASTM A 370-77钢件机械性能的试验方法及规定ASTM 388-80大型锻件超声波检查的推荐方法ASTM A 400-69（1982）根据截面选择棒料化学成分的推荐方法ASTM A 536-80球墨铸铁件规范ASTM A 609-83碳钢和低合金钢铸件超声波检验规范ASTM E 8-83金属材料拉伸试验方法ASTM E 10-78金属材料布氏硬度试验方法ASTM E 18-79金属材料洛氏及轻压力洛氏硬度试验法ASTM E 54-80特殊黄铜及一般黄铜的化学分析方法ASTM E 112-84平均晶粒度的测量方法SAE J434-86.6汽车用球墨铸铁件SAE J461-81.9锻造及铸造铜合金SAE J462-81.9铸造铜合金SAE J463-81.9锻造铜及铜合金SAE J808a-SAE HNS 84：喷丸手册MIL-S-13165 B(66.12.31 修订后 79.6.25-2)金属件喷丸ASTM E709-80磁粉探伤ASTM E125钢铁铸件磁粉探伤显示参考图片ASTM A609-83碳钢及低合金钢铸件的超声波检验ASTM E186-8壁厚（51～114mm）铸钢件的标准射线照片ASTM E280-81壁厚（114～305mm）铸钢件的标准射线照片ASTM E446-81壁厚 51mm 以下铸钢件的标准射线照片2.2 资料来源齿轮设计与选材及热处理工艺有关。

本手册不能涉及金属学专门的知识，目的3在于提供一个有助于选材及热处理的基本工具，这里收集的材料及热处理数据是基于目前已印发的各种有关资料，因此，读者有必要了解一下材料及工艺的资料来源目前，已由政府、大型工业公司及技术协会制订了许多材料规范，其中有：ASM International（美国金属学会）ASM 金属手册ASM 热处理工作者指南ASM 金属参考手册ASM 标准美国材料试验学会ASTM 标准美国汽车工程师协会ASE 手册美国钢铁学会AISI 钢制产品手册美国国家标准研究所ANSI 标准海军出版及信息中心军用标准及规范金属粉末工业联合会MPIF 标准 35铜开发协会（Copper Development Association）CDA 数据手册铸铁学会灰铁及球铁铸件手册铸钢学会4铸钢手册三、定义※ 完全退火：把钢或其它铁合金加热到 802～899℃保温后，随炉冷却至某一预定温度（一般低于 316℃） ，即完全退火这个工艺可使钢材获得粗大片状珠光体组织，这种组织对于中、低碳钢具有良好加工性能，若无特殊标明，退火一般即指完全退火※ 退火（球化退火或周期退火）：球化退火是一种为了在铁素体基体上形成球状碳化物的热处理工艺。

它使高碳钢（0.60%以上）及合金钢获得良好的加工性能※ 等温淬火：等温淬火指加热到相变温度以上然后快速冷却到贝氏体区保温，一直到完成转变贝氏体转变区低于珠光体区而高于马氏体区等温淬火用于钢制齿轮，最近更愈来愈多地用于球墨铸铁齿轮（见 4.8.4.3） ※ 气体渗碳：气体渗碳就是把低碳钢或低碳合金钢（0.30%以下）加热到899～982℃，并在可控渗碳气氛中保温，致使碳元素向工件内部扩散，使表面含碳量提高到 0.70～1.00%C在一些特殊设备（如真空炉）中可使用 982℃以上的温度，渗碳以后，可将工件炉冷至 802～843℃，并保温一段时间后直接淬火；也可以随炉冷至室温，然后重新加热到 802～843℃再淬火※ 渗碳层深度：渗碳齿轮的渗层深度有几种定义，包括有效渗层深度、腐蚀层深、总层深及至 0.4%C 处层深本手册中提到的渗碳层深度是指有效层深几种层深的定义如下：（1）有效层深：在齿宽中部法截面上，于半齿高处沿垂直于齿面方向自表面至50HRC 处的硬化层深度2）腐蚀层深：用硝酸溶液腐蚀试样截面，其暗区深度即为腐蚀层深，腐蚀层深一般比有效层深大 15%左右3）总层深：自表面至含碳量降低到基体含碳量处的深度。

总层深大约为有效5层深的 1.5 倍4）至 0.4%C 处层深：有效层深一般小于 0.4%C 层深0.4%C 层深可通过分析含碳量得到或由金相组织观察来估计由于金相法不考虑材料淬透性，因而不如直接分析含碳量精确采用这种方法，显微组织和材料强度梯度间的关系并不明确※ 火焰及感应淬火工件的硬化层深度：自表面到低于所规定的表面硬度下限值10 个 HRC 单位处的深度※ 氮化件层深：自表面到相当于心部硬度 110%处的深度此层深用显微硬度计测定测量位置在齿宽中部法截面上半齿高处※ 表层硬度： 在齿宽中部法截面上，在半齿高处，沿垂直于齿面方向。