齒輪壽命主要取決于原材料冶金質(zhì)量、熱處理工藝及達(dá)到結(jié)果、齒輪加工精度。
　　大馬力推土機(jī)終傳動(dòng)的齒輪要求傳動(dòng)重載荷，受空間影響，齒輪的尺寸小，模數(shù)大。設(shè)計(jì)要求小齒輪軸(模數(shù)12 mm、齒數(shù)12、分度圓直徑144 mm、齒寬124 mm) 表面硬度60 ～ 64 HRC、硬化層深度2.2 ～2.8 mm、齒根硬化層深度1.5 mm 以上、心部硬度269 ～ 388 HB，原先使用20CrMoH 鋼，經(jīng)滲碳淬火后，心部硬度低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。通過查找資料分析、研究，認(rèn)為確定使用22CrNi2MoNbH 鋼進(jìn)行試制。
　　齒輪的抗彎曲疲勞能力、抗接觸疲勞能力、齒輪的嚙合精度三大要素，決定了齒輪的壽命。根據(jù)GB /T 5216—2004《保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼》要求，國(guó)內(nèi)載重齒輪選用20CrNi2MoA、20CrNi2MoH 鋼材，對(duì)于載重齒輪為了提高心部硬度，要提高齒輪材料的碳含量，一般控制碳含量在0.20% ～ 0.25% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同) ，比20CrNi2MoH 鋼的0.17% ～ 0.23% 稍高。而含碳量過高，使得齒輪滲碳淬火畸變大。Ni、Mo 合金元素具有很強(qiáng)的抗氧化能力，Cr 元素次之，Mn 元素抗氧化能力弱，Si 元素最弱。如果滲碳爐中氧勢(shì)比較高，在高溫滲碳過程中，氧原子通過晶界擴(kuò)散到齒輪表面，將使易氧化的合金元素變成氧化物，喪失合金化能力，降低滲碳層的淬透性；齒輪淬火后表面非馬氏體組織超標(biāo)，接觸疲勞強(qiáng)度降低，因此在齒輪鋼中提高抗氧化的Ni、Mo 合金元素含量。
　　在鋼中加入微合金元素Nb，Nb 能與N、C 結(jié)合，形成氮化物、碳化物，可顯著提高再結(jié)晶溫度，阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，從而細(xì)化晶粒，改善材料的性能。鋼材通過脫氣處理，使得非金屬夾雜物的尺寸減小，級(jí)別提高，能夠顯著提高齒輪接觸疲勞強(qiáng)度。鋼材達(dá)到淬透性帶的寬窄、大小影響齒輪的熱處理畸變以及齒輪的心部硬度，淬透性帶要比標(biāo)準(zhǔn)要求范圍小得多，這主要是鋼材的冶煉質(zhì)量提高，化學(xué)成分控制嚴(yán)格，波動(dòng)小的結(jié)果?？紤]齒輪在滲碳及淬火過程中的畸變，20CrMoH、22CrNi2MoNbH 鋼按美國(guó)C 型缺口式樣經(jīng)滲碳、淬火后，測(cè)得的平均畸變率d分別為3.89%、2.54%[3]。對(duì)于模數(shù)是12 mm 的齒輪，通常淬透性值以J9 的大小最為關(guān)鍵，J9 = 30 ～42 HRC比較合適，當(dāng)J9 > 42 HRC 時(shí)，材料在滲碳淬火后，不僅畸變量大，而且在使用過程中易產(chǎn)生脆性斷裂。淬透性帶越窄越好，便于降低熱處理畸變。參考日本小松公司使用SNCM420H-K 鋼材，并與撫順特鋼公司確定為22CrNi2MoNbH 鋼，通過電爐冶煉并進(jìn)行爐外脫氣精煉。

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資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司結(jié)構(gòu)鋼事業(yè)部
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