關于齒輪齒面熱處理硬度與應力問題

chen0394

在設計齒輪時，一般要求材料調質，然后齒面高頻處理，硬度HRCxx-xx
硬度與強度對照表上，碳鋼的最大抗拉強度是1744Mpa（一般碳鋼才幾百Mpa，不應該有這么大啊？）對應的是HRC50,也就是說碳鋼做的齒輪，齒面的熱處理硬度最大是HRC50，然而一般圖紙技術要求一般都會超過HRC50，為什么？
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hoot6335

表面硬度的大小是根據硬度計打出來的結果。至于硬度跟抗拉強度的關系沒研究過，不太好說。
個人愚見：淬火是表面硬度的特性，而抗拉強度是材料整體（特別是內部材料）的力學特性。兩者對象不同，不能簡單對照。
" P  ~1 t2 f9 l1 R     為了回帖，特找了點資料：  
4 C2 T) c. t: _) \     一般來講，當鋼的硬度在500HB以下時，其抗拉強度與硬度成正比。當也不是絕對的，要看場合。
& G/ z4 Q9 P7 L; x熱處理：回火溫度低時，抗拉強度與HRC時的相關關系便可能被破壞，鋼的回火溫度，硬度和抗拉強度的關系如下圖表示：

由此圖可見硬度隨回火溫度的升高而下降，但在淬火狀態以及300℃以下低溫回火時，硬度與抗拉強度的關系難以成立。當回火溫度在300℃左右時，抗拉強度與HRC具有相關關系，即硬度高，抗拉強度就高；硬度低，抗拉強度就低。在低溫回火狀態欲求出抗拉強度值是很困難的，因為此時抗拉強度值分布很離散。
. s  J! a5 k, e, d6 S& c* r3 X: [* N   由于低溫回火件的抗拉強度不穩定而不能確定，故在日本工業標準（JIS）中也是通試驗來測定400℃以上溫度回火件的拉伸特性（也有300℃回火工件）。換言之是只對調質件（淬火+400℃回火）進行拉伸試驗。在工業上只是在要求抗旋轉彎曲疲勞和抗磨損時才使用低溫回火件。高頻淬火和滲碳淬火即為此適用例。受拉應力的零件不采用低溫回火。不過在低碳鋼中，但淬火后能發生自回火(故Ms點高)時，亦有在淬火狀態下使用者。低碳鋼的板條馬氏體組織結構自回火，正可在工業上應用，但此時必須考慮淬透性和質量效應（必要時應添加B、Cr、Mn等金屬元素）。

走路empty

應該是合金鋼 并且表面滲了些東西才能達到那樣的強度

chen0394

hoot6335 發表于 2014-10-9 23:27
表面硬度的大小是根據硬度計打出來的結果。至于硬度跟抗拉強度的關系沒研究過，不太好說。
, ^) F+ r9 e. X2 G1 X* t個人愚見：淬火 ...

謝謝hoot6335的回復，
' [+ P6 t: b- ]2 W, r) U- L) ?我的意思是：齒輪齒面的硬度設計值（如HRC58-62）是怎么來的？依據是什么？它與齒面的接觸強度的關系是怎樣的？
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hoot6335

chen0394 發表于 2014-10-10 10:49
謝謝hoot6335的回復，
我的意思是：齒輪齒面的硬度設計值（如HRC58-62）是怎么來的？依據是什么？它與齒 ...

( M" n& U; T* W! |4 |+ W這個俺確實沒有研究過，說的不對請海涵。也希望能一起探討，讓自己漲個知識。
( W3 S! Q  ?( B) s“齒輪齒面的硬度設計值（如HRC58-62）是怎么來的？”：根據這硬度值，俺認為這是硬齒面接觸。提高到這種硬度主要原因是防止齒面磨損，提高齒輪壽命。而硬度的范圍，除了手冊上推薦的外，還有的是根據實際經驗對比來確定的。比如：這次用HRC40~45，下次用HRC50~55……最終哪組齒面磨損小就采用哪個。當然，現在很多企業是采用橫向對比或歷史習慣來確定硬度范圍。如：競爭對手用了HRC50~55，俺也這么用，或者比對手高點就用HRC58~60。又比如，俺用了HRC40~45，齒輪運行的也不錯，沒出問題，那就一直這么用下去。
2 Z2 J3 U$ y+ E9 A歸結到一點，齒輪的硬度是根據實際使用情況以及成淬火本來綜合考慮的。

# Z" q1 d3 c6 P1 s8 M+ `“它與齒面的接觸強度的關系是怎樣的？”齒面的硬度提高，有助于提高齒輪面抗點蝕、抗磨損的能力。即當材料一定的情況下，提高硬度值，可以增強齒輪的壽命。

chen0394

hoot6335 發表于 2014-10-10 11:09
1 x! Q* n+ D, e8 W- n! S這個俺確實沒有研究過，說的不對請海涵。也希望能一起探討，讓自己漲個知識。
“齒輪齒面的硬度設計值（ ...

, C; E9 _) @& n( s( a1 p( Y你說的也很有道理，不過抗點蝕、抗磨損的只是定性的分析，而齒的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度是可以算并校核的。
硬度是跟接觸疲勞強度有關的，二者都是可量化的，應該有一些對應關系才是，俺學識淺，一直沒找到這方面的資料。
. O" ?) I" h4 G: D! b' M, w不知我說的對不對。
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Dandylian

chen0394 發表于 2014-10-10 11:48
8 e' j0 ?. Q, X  k' C你說的也很有道理，不過抗點蝕、抗磨損的只是定性的分析，而齒的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度是可以算并校 ...

8 u6 L3 m6 ^# I1 T% U  n樓主可查詢QCN29018-91標準及編寫說明,有這方面詳細的介紹!
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hoot6335

chen0394 發表于 2014-10-10 11:48
你說的也很有道理，不過抗點蝕、抗磨損的只是定性的分析，而齒的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度是可以算并校 ...

( W( p& \: c& W: ^+ r4 x4 R俺的理解：影響“彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度”的主要因素是——制作齒輪的材料。如：45鋼和QT500制作同樣的齒輪，其“彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度”是不一樣的。
- O/ Z+ v4 p. `! p+ a- D2 y而齒面硬度，主要影響齒輪表面的的抗磨損程度。對“彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度”的影響極小。
" j% n- f" S+ s: Q# l. I因為，當齒輪的受力足夠大，以致一嚙合就能把齒搞斷，這時候無論齒輪表面的硬度到多少，都一樣斷齒。這時候，就不能單純的說“齒面硬度”與“彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度”有對照關系了。

chen0394

hoot6335 發表于 2014-10-10 12:52
& }- a6 Y7 L8 D0 j- @9 {" r! N2 v俺的理解：影響“彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度”的主要因素是——制作齒輪的材料。如：45鋼和QT500制作同樣 ...

" X1 m$ A2 e0 d/ S/ l彎曲疲勞強度是按輸入扭矩計算的，按正常情況是不會拆斷齒的，你說的“受力足夠大”是非正常的破壞，齒面硬度只是齒面的表面層，里面還是有韌性的。
! H! S  f5 o$ i7 j# o* Q# u計算許用的接觸疲勞應力[σh]時，要用到齒輪的接觸疲勞強度極限圖，里面會有熱處理硬度與疲勞極限的對應關系。
我在網上找到了這樣的資料，如圖的疲勞強度與硬度關系式計算，但為什么是這樣算的，什么情況用2HB,0.93HB,17HRC,這些系數是怎么來的？還不太明白？
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yccando06

chen0394 發表于 2014-10-10 10:49
! _/ t0 A: X3 y8 O& w# e6 t謝謝hoot6335的回復，
. E" a5 X; F& t) O# _( W我的意思是：齒輪齒面的硬度設計值（如HRC58-62）是怎么來的？依據是什么？它與齒 ...

HRC的測量極限了吧，再高的話要用HV了
再說硬度達到HRC55-60，已經很高了