2024年3月30日发(作者：濮宜春)
常用齿轮材料及其力学性能
为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条
件和材料的特点来选取。
对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧
性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各
种技术要求。
常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属
材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用
铸钢；开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁、低速重载的齿轮易产生齿面塑性变
形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材；高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿
面硬度高的材料；受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。对高速、轻载而又要求低
噪声的齿轮传动，也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。常用的齿轮材料及其力
学性能列于下表。
钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
●表面淬火
表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、 40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般
为40～55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮
仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。
●渗碳淬火
渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、 20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～
62HRC，而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常
用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。
●渗氮
渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。
由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，
常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等。
●调质
调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一
般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。
●正火
正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可
采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。
根据热处理后齿面硬度的不同，齿轮可分为软齿面齿轮（≤350HBS）和硬齿面齿轮（＞
350HBS）。一般要求的齿轮传动可采用软齿面齿轮。为了减小胶合的可能性，并使配对
的大小齿轮寿命相当，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出30～50HBS。对于高
速、重载或重要的齿轮传动，可采用硬齿面齿轮组合，齿面硬度可大致相同。
常用齿轮材料及其力学性能
类 别
材料牌号
35
热处理方法
正火
调质
正火
调质
表面淬火
正火
调质
表面淬火
调质
表面淬火
调质
表面淬火
渗碳淬火
后回火
渗氮
正火
抗拉强度
σb/MPa
500
550
588
647
628
700
750
735
637
1079
980
580
650
300
350
600
700
100
屈服点σs/MPa
270
294
294
373
373
500
450
490
392
834
834
320
350
硬度
(HBS或HRC)
150～180HBS
190～230HBS
169～217HBS
229～286HBS
40～50HRC
180～220HBS
240～258HBS
48～55HRC
217～269HBS
45～55HRC
241～286HBS
45～55HRC
56～62HRC
56～62HRC
>850HV
156～217HBS
169～229HBS
185～278HBS
202～304HBS
190～270HBS
225～305HBS
25～35HBS
优质碳素钢
45
50
40Cr
35SiMn
合金结构钢
40MnB
20Cr
20CrMnTi
38CrMnAlA
ZG45
ZG55
HT300
HT350
QT600-3
Qt700-2
夹布胶木
铸 钢
灰铸钢
球墨铸铁
非金属
370
420
2024年3月30日发(作者：濮宜春)
常用齿轮材料及其力学性能
为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条
件和材料的特点来选取。
对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧
性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各
种技术要求。
常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属
材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用
铸钢；开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁、低速重载的齿轮易产生齿面塑性变
形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材；高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿
面硬度高的材料；受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。对高速、轻载而又要求低
噪声的齿轮传动，也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。常用的齿轮材料及其力
学性能列于下表。
钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
●表面淬火
表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如 45、 40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般
为40～55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好；由于齿心部分未淬硬，齿轮
仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。
●渗碳淬火
渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如 20、 20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～
62HRC，而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常
用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。
●渗氮
渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。
由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，
常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等。
●调质
调质一般用于中碳钢和中碳合金钥，如45、40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一
般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。
●正火
正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可
采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。
根据热处理后齿面硬度的不同，齿轮可分为软齿面齿轮（≤350HBS）和硬齿面齿轮（＞
350HBS）。一般要求的齿轮传动可采用软齿面齿轮。为了减小胶合的可能性，并使配对
的大小齿轮寿命相当，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出30～50HBS。对于高
速、重载或重要的齿轮传动，可采用硬齿面齿轮组合，齿面硬度可大致相同。
常用齿轮材料及其力学性能
类 别
材料牌号
35
热处理方法
正火
调质
正火
调质
表面淬火
正火
调质
表面淬火
调质
表面淬火
调质
表面淬火
渗碳淬火
后回火
渗氮
正火
抗拉强度
σb/MPa
500
550
588
647
628
700
750
735
637
1079
980
580
650
300
350
600
700
100
屈服点σs/MPa
270
294
294
373
373
500
450
490
392
834
834
320
350
硬度
(HBS或HRC)
150～180HBS
190～230HBS
169～217HBS
229～286HBS
40～50HRC
180～220HBS
240～258HBS
48～55HRC
217～269HBS
45～55HRC
241～286HBS
45～55HRC
56～62HRC
56～62HRC
>850HV
156～217HBS
169～229HBS
185～278HBS
202～304HBS
190～270HBS
225～305HBS
25～35HBS
优质碳素钢
45
50
40Cr
35SiMn
合金结构钢
40MnB
20Cr
20CrMnTi
38CrMnAlA
ZG45
ZG55
HT300
HT350
QT600-3
Qt700-2
夹布胶木
铸 钢
灰铸钢
球墨铸铁
非金属
370
420