【正文】 連鑄連鑄砂型、離心鑄造砂型、離心鑄（HT）⑤砂型、離心鑄造連鑄砂型、離心（HT）連鑄（HT）砂型、離心鑄造連鑄砂型、離心（HT）連鑄（HT）62076045048524027524027524026031045047045048555051558562065562065576076031041517017012517012516512514017017018017018027520522031031027529041542513122025101010101088202020251212126106105817019211211270807080708090116116116116121140140190190175175202202說(shuō)明：① 根據(jù)AGMA ，其中材料系數(shù)Ks取決于具體鑄件狀態(tài)。② UNS即統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)。與SAE，原SAE及ASTM的對(duì)應(yīng)關(guān)系可參閱SAE報(bào)告SAE J461。關(guān)于銅合金的更多資料可參閱SAE J462及463。③ a. 屈服強(qiáng)度由加載試驗(yàn)時(shí)的延長(zhǎng)量來(lái)確定，受荷下的極限延長(zhǎng)量由公式x=y/z+。其中：x=標(biāo)距長(zhǎng)度的極限延長(zhǎng)量（in）；y=所要求的屈服強(qiáng)度；z=合金的彈性模量；b. %延伸率（）時(shí)的應(yīng)力來(lái)確定。④ 征得用戶認(rèn)可，可使用其它負(fù)荷測(cè)量BHN，如1000kgf、1500kg。⑤ HT表示經(jīng)過(guò)熱處理。 銅合金鑄件的一般資料有關(guān)鑄銅合金的生產(chǎn)、化學(xué)成分、熱處理、拉伸性能、硬度及硬度控制、鑄態(tài)組態(tài)組織及補(bǔ)充要求參考下列資料。（1）鑄件生產(chǎn)方面：鑄銅齒輪材料可采用工業(yè)中大家公認(rèn)的冶煉該化學(xué)成分的任何方法，在齒部不應(yīng)存在縮孔、疏松、氣孔、夾砂等缺陷，鑄件也不應(yīng)有殘砂及多余部分。鑄件生產(chǎn)部門可對(duì)齒部以外的部位進(jìn)行焊補(bǔ)。而齒部的焊補(bǔ)則只有當(dāng)征得齒輪生產(chǎn)部門認(rèn)可時(shí)，方可進(jìn)行。（2）熱處理：按要求對(duì)鑄銅件進(jìn)和熱處理，以達(dá)到所要求的機(jī)械性能。（3）化學(xué)成分：化學(xué)成分應(yīng)該符合規(guī)定或按齒輪生產(chǎn)部門與鑄件生產(chǎn)部門的協(xié)商意見(jiàn)執(zhí)行。化學(xué)分析應(yīng)以澆注時(shí)的取樣分析為準(zhǔn)。齒輪生產(chǎn)廠可作一產(chǎn)品的化學(xué)成分分析。如果化學(xué)成分有出入，可參考ASTM E54項(xiàng)，“特殊青銅及黃銅的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)分析方法”。（4）鑄件硬度：硬度檢驗(yàn)通常按ASTM E10“金屬材料的布氏硬度檢驗(yàn)方法”進(jìn)行，表413列出了所使用的負(fù)荷（kg）。硬度測(cè)試應(yīng)在最終熱處理后在輪齒部位進(jìn)行。而測(cè)試點(diǎn)數(shù)應(yīng)由齒輪生產(chǎn)部門提出要求。（5）鑄件拉伸性能：只有當(dāng)提出要求時(shí)，才進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)應(yīng)依據(jù)ASTM E8“金屬材料的拉伸試驗(yàn)”進(jìn)行。對(duì)于砂型鑄造，拉伸試樣可附在鑄件上，或單獨(dú)鑄造。對(duì)于靜態(tài)激冷鑄件，拉伸試樣可在試模底部施以激冷單獨(dú)澆鑄，對(duì)于離心鑄件，拉伸試樣既可以在單獨(dú)的試樣離心鑄模中澆鑄，也可以在試樣激冷鑄模中澆鑄。說(shuō)明：附著型試樣或獨(dú)立型試樣并非要一定代表鑄件的性能。鑄件的拉伸性能取決于鑄件的尺寸和結(jié)構(gòu)以及鑄造工藝。每一爐料或每454kg熔料應(yīng)澆鑄三個(gè)試樣，當(dāng)單個(gè)鑄件重量大于454kgf時(shí)屬于例外。對(duì)于需要熱處理的鑄件，其試樣應(yīng)與所代表的鑄件同爐進(jìn)行熱處理。對(duì)于每組三個(gè)鑄造試樣，先對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)，如果該試樣滿足拉伸強(qiáng)度要求，則可認(rèn)為整批鑄件合格。如果第一個(gè)試樣達(dá)不到要求，再試驗(yàn)其余兩個(gè)試樣，若該兩試樣的平均強(qiáng)度值達(dá)到要求時(shí)，則可認(rèn)為整批鑄件合格。（6）硬度控制：齒輪生產(chǎn)部門可抽樣檢查鑄件硬度，檢驗(yàn)數(shù)量可以任意，檢驗(yàn)位置可在鑄件外徑25mm處或25mm范圍內(nèi)，或在圖紙指定位置。一批齒輪應(yīng)當(dāng)是由一爐熔料所澆鑄。硬度檢查也可選擇在位于或靠近齒根圓直徑處，但應(yīng)當(dāng)由用戶和齒輪生產(chǎn)部門協(xié)商同意。若使用500kg負(fù)荷，靜態(tài)激冷鑄件或離心激冷鑄件的硬度應(yīng)不低于80HB，砂型鑄件的硬度應(yīng)不低于70HB。齒根圓處的最低硬度應(yīng)由用戶和鑄件生產(chǎn)部門協(xié)商提出要求。任何不滿足硬度要求的齒坯（齒輪）均可退貨。（7）鑄件組織：如果提出要求，鑄造部門應(yīng)在提供硬度、化學(xué)分析及機(jī)械性能報(bào)告的同時(shí)，提供金相試樣或金相照片。（8）補(bǔ)充要求：僅當(dāng)合同中有規(guī)定時(shí)才提供下列補(bǔ)充要求，這些補(bǔ)充要求的條文應(yīng)由鑄件生產(chǎn)部門和齒輪生產(chǎn)部門協(xié)商同意。（a）采用合理的鑄造工藝，單獨(dú)靜態(tài)激冷澆鑄試樣與單獨(dú)離心澆注的試樣應(yīng)該具有相同的性能。（b）附著型試樣或單獨(dú)型試樣只能代表澆注于鑄模的熔料質(zhì)量，并不表示實(shí)際鑄件的性能和特征，因?yàn)殍T件還與其結(jié)構(gòu)、尺寸及鑄造工藝有關(guān)。（c）鑄銅合金件的晶粒度與冷卻速度和工件厚度有關(guān)，對(duì)于離心鑄件，。鑄銅合金的晶粒尺寸按ASTM E112在75X放大倍數(shù)下檢測(cè)。（d）對(duì)于靜態(tài)鑄造銅合金的晶粒尺寸，應(yīng)由用戶和鑄造部門協(xié)商決定鑄件各個(gè)部位，尤其是齒部的晶粒度。對(duì)于齒部的金相分布，最好能采用金相法制訂出合格與不合格的標(biāo)準(zhǔn)。 其它有色金屬材料除了上述比較常用的有色金屬齒輪材料外，有時(shí)采用可鍛鋁合金及銅鈹合金，對(duì)于這些材料需經(jīng)過(guò)用戶和供方的協(xié)商而制訂專門規(guī)范。 非金屬材料許多齒輪，尤其是那些傳遞運(yùn)動(dòng)而不是傳遞動(dòng)力的齒輪，可由非金屬襯料制造。由于非金屬材料的應(yīng)用范圍廣泛，因而各種類型非金屬材料的工程數(shù)據(jù)一般很容易從生產(chǎn)部門取得。塑料作為小模數(shù)齒輪材料發(fā)展非常迅速。材料的改進(jìn)、齒輪模具設(shè)計(jì)及成形技術(shù)的提高、工程數(shù)據(jù)積累以及多種塑料齒輪的成功應(yīng)用，使塑料做為小模數(shù)齒輪工程材料的重要地位得以確定。非金屬齒輪材料的優(yōu)點(diǎn)在于有較小的摩擦系數(shù)，不需要潤(rùn)滑，較低的吸水性以及低噪音，見(jiàn)附錄A及AGMA 141。五、熱處理熱處理是通過(guò)加熱和冷卻來(lái)使齒輪材料達(dá)到要求性能的工藝。根據(jù)齒輪額定載荷和服役要求，鋼鐵制齒輪可經(jīng)整體硬化或表面硬化處理，以保證得到較高的硬度和材料強(qiáng)度，進(jìn)而改善其疲勞強(qiáng)度和耐磨性。鋼鐵材料的常用熱處理工藝有：（1）預(yù)熱處理 退火 正火加回火 淬火加回火 消除應(yīng)力回火（2）熱處理 整體硬化（退火、正火、正火加回火、淬火加回火） 表面硬化（火焰淬火、感應(yīng)淬火）和化學(xué)熱處理（滲碳、碳氮共滲及氮化）。（3）后續(xù)熱處理 消除應(yīng)力回火 有色金屬材料的特殊熱處理應(yīng)由生產(chǎn)部門推薦。 整體硬化處理整體硬化齒輪加熱到規(guī)定的溫度，然后爐冷、空冷或液體冷卻。這種處理可在輪齒成形前或成形后進(jìn)行。整體硬化通常有三種工藝。對(duì)于某一具體鋼材，按其硬度遞增順序?yàn)椋和嘶?、正火（或正火加回火）和淬火加回火。某些淬火硬化的演變工藝，如奧氏體等溫淬火及馬氏體等溫淬火，對(duì)于鋼制齒輪并不常用，因此這里不予討論。但是，對(duì)于球墨鑄鐵齒輪，可采用奧氏體等溫淬火，其硬度可達(dá)到300～480HB。注：整體硬化并非意味著工件整個(gè)截面硬度相同， 淬透性部分。 退火退火就是把鋼件或其它鐵合金件加熱至802～899℃，然后隨爐冷至一個(gè)規(guī)定溫度（一般316℃以下）的一種工藝。當(dāng)要求硬度較低時(shí)，退火可做為最終熱處理。一般也作為鑄造或鍛造齒坯的預(yù)先熱處理。退火可以降低硬度，改善加工性能，降低殘余應(yīng)力而提高尺寸穩(wěn)定性。表42列出了退火齒輪的典型硬度。 正火正火就是把鋼件或其它鐵合金加熱至817～982℃，然后出爐在靜態(tài)空氣或流動(dòng)空氣中冷卻的一種工藝。正火硬度高于退火硬度，而且硬度值與材料及工件厚度有關(guān)。但是，%C以下的普碳鋼，無(wú)論工件尺寸如何，正火都不能得到顯著高于退火的硬度。合金鋼件上一般要在正火之后進(jìn)行538～677℃的回火，以使硬度均勻，尺寸穩(wěn)定，并改善加工性能。正火加回火后鋼件的典型硬度范圍列于表42中。 正火和退火用于提高組織均勻性正火和退火屬常用工藝，可單獨(dú)應(yīng)用，也可組合應(yīng)用，作為合金鋼的一種均化熱處理工藝。正火或退火用于鍛鋼可以改善組織不均勻性，如偏析組織（帶狀組織），以及由于機(jī)械加工而引起的晶粒變形組織。周期退火是一種特殊的正火、回火工藝，即把加熱到891～954℃的工件快冷至427～538℃（正火），然后在649℃回火，并控制冷卻至316℃。 淬火及回火鋼鐵合金的淬火即是把工件加熱至802～871℃奧氏體化，然后快速冷卻。由于形成馬氏體組織而使齒輪硬度大大提高，經(jīng)淬火的齒輪需回火到某一規(guī)定溫度一般低于691℃）， 得到預(yù)期的機(jī)械性能?；鼗饡?huì)使材料硬度和機(jī)械強(qiáng)度有所降低，但卻改善了材料塑性韌性（抗沖擊能力）。回火溫度的選擇取決于所要求的硬度范圍，材料化學(xué)成分，以及淬火后硬度?；鼗鹩捕戎惦S回火溫度的提高而降低。工件一般可以從回火溫度直接空冷。表43列出了某些鋼材的硬度。由淬火加回火工藝得到的硬度和機(jī)械性能均高于正火和退火工藝。 應(yīng)用原則：在下列情況下，可采用淬火、回火工藝。（1）當(dāng)齒輪的強(qiáng)度計(jì)算最好通過(guò)淬火回火處理來(lái)得到給定材料的硬度和機(jī)械性能時(shí)；（2）對(duì)于某些低合金鋼材，要得到要求的硬度和機(jī)械性能，采用淬火加回火工藝比采用正火或退火更加經(jīng)濟(jì)。（3）當(dāng)工件整個(gè)截面都需要強(qiáng)化（即要求心部性能）而又不受其后續(xù)熱處理（如氮化、火焰淬火、感應(yīng)淬火、電子束硬化及激光硬化）影響時(shí)。 工藝因素淬火回火工藝中影響材料硬度及強(qiáng)度的主要因素有：（1）材料化學(xué)成分及淬透性（2）淬火烈度（3）工件尺寸（4）保溫時(shí)間鋼材含碳量決定其所能達(dá)到的最高表面硬度，而合金元素則決定其工件由表至里的硬度分布情況。：淬透性部分。 回火回火降低硬度和強(qiáng)度，但改善了塑性和韌性或沖擊抗力。選擇回火溫度時(shí)必須謹(jǐn)慎，應(yīng)根據(jù)所要求的硬度范圍、工件的淬火硬度以及材料種類。最佳回火溫度應(yīng)該是能夠保證所要求硬度范圍的最高回火溫度?；鼗鸷蟮挠捕入S回火溫度的提高而降低，工件回火后一般出爐空冷?；鼗饻囟葘?duì)硬度的影響，可以從某些參考資料中找到。必須注意，對(duì)于某些鋼材，若在425～650℃回火會(huì)產(chǎn)生脆性，而影響使用，這種現(xiàn)象稱為“回火脆性”，一般認(rèn)為是由于合金元素的偏析或沿鐵素體和原奧氏體晶界析出化合物所致。如果工件不得不在該溫度范圍內(nèi)回火，則要考慮該材料對(duì)回火脆性的敏感程度及其相應(yīng)的工藝措施。目前已經(jīng)證明，～%Mo可消除大多數(shù)材料的回火脆性。不過(guò)應(yīng)當(dāng)指出，這里所述及的回火脆性與低溫范圍（260～316℃）的回火脆現(xiàn)象有區(qū)別，260～316℃所產(chǎn)生的回火脆性，叫低溫回火脆或第一類回火脆。 設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)人員應(yīng)在圖紙上標(biāo)明下列要求：（1）鋼號(hào)（2）淬火回火硬度范圍硬度范圍上下限差值應(yīng)在4HRC或40HB之內(nèi)。設(shè)計(jì)者不應(yīng)在圖紙上規(guī)定回火溫度，而最好規(guī)定其硬度范圍，由熱處理部門選擇回火溫度來(lái)達(dá)到所規(guī)定的硬度范圍，同時(shí)規(guī)定回火溫度和硬度范圍會(huì)使熱處理部門無(wú)所適從。482℃以下的溫度回火應(yīng)取得用戶認(rèn)可。（3）指定檢驗(yàn)項(xiàng)目。例如，硬度檢驗(yàn)或無(wú)損檢驗(yàn)（磁粉探傷或著色浸潤(rùn)探傷）并包括檢測(cè)次數(shù)。 硬度規(guī)定整體硬化齒輪的硬度一般在齒頂面或齒圈側(cè)面檢測(cè)。長(zhǎng)期以來(lái)人們已把這樣測(cè)得的硬度作為是否符合規(guī)定的判據(jù)。而設(shè)計(jì)者則認(rèn)為齒根部位所達(dá)到的最低硬度是作為齒輪性能的判據(jù)。須知，硬化層深度取決于鋼材種類（淬透性），要求控制的截面尺寸（見(jiàn)附錄B）及熱處理工藝等，因而這些表面雖然能達(dá)到規(guī)定硬度卻并不一定能保證齒根部位也能達(dá)到硬度要求?；谶@一點(diǎn)，從設(shè)計(jì)的角度，齒根強(qiáng)度很關(guān)鍵，那么有必要對(duì)齒根硬度作出規(guī)定。然而，應(yīng)該注意，不要無(wú)謂地把已經(jīng)能滿足服役條件（壽命）要求的鋼材換成更高的淬透性的鋼材，這無(wú)疑需要增加材料成本。 最大控制截面尺寸對(duì)于整體硬化齒坯來(lái)說(shuō)，最大控制截面尺寸取決于合金鋼材的淬透性。關(guān)于各種結(jié)構(gòu)齒輪（熱處理后切齒）的控制截面見(jiàn)附錄B圖示。 其它資料：關(guān)于更多的資料，可參考：《ASM手冊(cè)》第4卷，“熱處理”，第8或第9版；《軍用標(biāo)準(zhǔn)》MilH6875和MilStd1684。 消除應(yīng)力處理消除應(yīng)力處理用于消除由預(yù)備熱處理、機(jī)加工、冷變形、焊接或其它制造工藝所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。徹底消除應(yīng)力的最佳溫度范圍為593～691℃。如果采用下限溫度593℃還會(huì)使硬度低于要求的下限時(shí)，則可采用較低溫度或有時(shí)采用低溫長(zhǎng)時(shí)間保溫方法。注：當(dāng)溫度低于593℃時(shí)，應(yīng)力消除效果會(huì)降低，因此最低溫度不應(yīng)低于482℃。 大壓縮量、冷拉、應(yīng)力消除處理的鋼棒這類鋼材可做為淬火、回火鋼的代用鋼材，但在相同的拉伸性能下，其疲勞性能可能低于淬火回火鋼。這類鋼的尺寸極限和機(jī)械性能列于表45，更多的細(xì)節(jié)參閱ASTM A311。 火焰淬火及感應(yīng)淬火齒輪的火焰淬火和感應(yīng)淬火即是把輪齒加熱到788～871℃，然后進(jìn)行淬火并回火的工藝操作。火焰淬火采用氧燃?xì)鈬婎^加熱，感應(yīng)淬火采用感應(yīng)線圈或單齒感應(yīng)器加熱。這兩種工藝使輪齒形成耐磨性好的硬化層，而且顯然只有被加熱到要求深度的那些表面才能在淬火后達(dá)到硬化效果，見(jiàn)圖51和圖52?；鹧婊蚋袘?yīng)淬火前材料的選擇及其熱處理狀態(tài)對(duì)所能得到的硬度及性能均勻性有明顯的影響。 火焰淬火及感應(yīng)淬火方法這兩種表面淬火均可采用旋轉(zhuǎn)套圈式加熱硬化法或逐齒加熱硬化法。旋轉(zhuǎn)套圈式加熱硬化法是旋轉(zhuǎn)位于熱源（火焰或感應(yīng)線圈）中的齒輪，使各個(gè)輪齒整個(gè)齒寬同時(shí)加熱，并熱透。隨即迅速淬火。對(duì)于軸齒輪及齒寬較長(zhǎng)的齒輪也可采用旋轉(zhuǎn)逐漸加熱淬火法，工件邊旋轉(zhuǎn)邊作軸向運(yùn)動(dòng)，工件在逐漸加熱過(guò)程中就被緊隨的冷卻噴頭淬火。對(duì)于較大模數(shù)齒輪可以采用逐齒硬化法，這種方法有兩種形式：一種是感應(yīng)器或火焰噴頭置于齒槽之中，使齒底及相對(duì)齒面加熱淬火；另一種則是加熱器騎在單個(gè)齒頂上，使齒頂和該齒的兩則齒面加熱淬火。沿齒槽加熱淬火，有利于提高齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及抗磨損性能，因?yàn)楦鱾€(gè)齒面和齒根部位都同時(shí)硬化，只有無(wú)關(guān)緊要的齒頂部位沒(méi)有硬化。而對(duì)于騎齒單齒淬火的齒輪只有齒面的抗磨損性能可以保證，齒面