汽车变速箱齿轮钢的选择
eps齿轮钢材型号
eps齿轮钢材型号EPS齿轮钢材型号是铸造钢材中常用的一种，具有优良的机械性能和耐磨性，广泛应用于工程机械、钢铁冶炼、石油化工等领域。
该型号的钢材种类齐全，下面将依次介绍主要的几种EPS齿轮钢材型号。
1. EPS200EPS200是一种具有较好耐磨性和优良韧性的钢材，主要应用于高速机械设备中的齿轮系统。
其主要机械性能指标包括：抗拉强度不低于200MPa，屈服强度不低于120MPa，延伸率不低于20%。
2. EPS350EPS350是一种中碳合金钢材，具有较高的强度和硬度，适用于中高速齿轮的制造。
其主要机械性能指标包括：抗拉强度不低于350MPa，屈服强度不低于230MPa，延伸率不低于15%。
3. EPS500EPS500是一种低碳合金钢材，具有较高的强度和韧性，适用于高速齿轮的制造。
其主要机械性能指标包括：抗拉强度不低于500MPa，屈服强度不低于380MPa，延伸率不低于12%。
除了上述的几种常用型号外，EPS齿轮钢材还有EPS150、EPS250、EPS400等型号，每一种型号都有着特定的机械性能和用途范围，可以根据具体的需要选择合适的型号。
EPS齿轮钢材具有优异的机械性能和耐磨性，能够满足工程机械、钢铁冶炼、石油化工等领域对高强度、高硬度齿轮的需求。
同时，其具有良好的可焊性和可加工性，方便进行后续的热处理和机械加工。
此外，EPS齿轮钢材还具有较高的耐磨性和耐热性，可以保证齿轮在长时间高速转动和高温环境下的稳定性和安全性。
总之，EPS齿轮钢材是一种在工程领域中广泛应用的优质钢材。
不同的型号适用于不同的齿轮应用场景，可以根据具体需求选择合适的型号，以满足齿轮对强度、硬度和耐磨性的要求。
变速箱齿轮材料
汽车变速箱齿轮常用材料
齿轮钢品种繁多，世界各国都根据使用性能要求和本国的资源条
件，以及钢铁工业和汽车工业的发展情况不同，建立了各自的齿轮用
钢系列。
如德国采用Mn- Cr系列钢(16Mn-Cr5, 20MnCr5, 25MnCr5,
27MnCr5)；日本应用Cr系钢（SCr415H, SCr420H,11Cr- Mo）系钢（SCM415H, SCM420H)；美国采用Cr- Ni- Mc系钢<SAE8615, 8620) 我国多年来大量使用的是20CrMnTi齿轮钢，品种单一，改革开
放后汽车工业从不同国家引进了多条生产线，相应地引进了许多齿轮
钢号，逐步开发使用Cr系、Mn- Cr系、Cr- Mo系、Cr- Ni- Mo, Cr-
Mn一B系齿轮钢。
我国现执行的GBPT3077- 1999《合金结构钢技术条件》中有部分
钢种用于齿轮用钢，其中以20CrMnTi, 40 <20) Cr和20CrMo为主导
品种，20CrMnTi用量最大，占齿轮用钢的近一半。
目前，我国许多汽车齿轮厂将车用后桥齿轮、变速箱齿轮材料改
为22CrMo, 20CrMo,即相当于日本材料（SCM822H,SCM820H），但
20CrMnTi仍然是主流。
齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析
齿轮常用材料的选择及其热处理工艺分析介绍了齿轮常用材料及典型齿轮的热处理工艺，结合常用齿轮材料的性能特点，总结了齿轮材料选用原则及热处理工艺与提高其承载能力以及延长使用寿命之间的关系，旨在通过理论来指导实践。
标签：齿轮材料；热处理；性能；承载能力引言齿轮作为传动系统中应用非常广泛的零件，在工作时，所受应力往往是非常复杂的，一是需要承受齿轮齿根部的循环往复的弯曲应力，二还要考虑接触应力以及齿面之间的相互接触所带来的不良影响，同时具有较强的摩擦齿面，齿轮啮合时，它会吸收一定量的冲击载荷。
齿轮使用过程应避免齿面磨损太多，甚至以断齿、疲劳点蚀形式失效。
合适的热处理工艺能提高齿轮的耐磨性、承载能力和使用寿命，热处理后的齿轮具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀），齿面具有较高的硬度和耐磨性，齿轮心部具有足够的强度和韧性[1]。
齿轮材料的选择以及相关的热处理工艺无论是对于齿轮的质量，又或者是齿轮的使用性能都会产生很大的影响。
比较常用的热处理工艺包括：表面淬火、碳氮共渗、渗碳、渗氮、回火、正火等。
而对于齿轮材料的选择，锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等都是非常理想的选择。
1 齿轮材料及热处理工艺1.1 锻钢根据齿面的软硬程度，钢制齿轮包括软齿面齿轮和硬齿面齿轮，它们之间的分界线是布氏硬度为350HBS的时候，大于350HBS为硬齿面，反之则是软齿面。
1.1.1 软齿面齿轮软尺面齿轮，工艺路线：锻造毛坯→正火→粗车→调质、精加工。
常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB等。
软齿面齿轮的特点：性能优良，齿面本身的硬度、强度都理想，齿心的韧性好；热处理后切齿精度可达8级；制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。
1.1.2 硬齿面齿轮（1）采用中碳钢时的加工工艺过程为：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。
常用材料：45、40Cr、40CrNi。
汽车变速箱加工工艺
汽车变速箱加⼯⼯艺汽车变速箱加⼯⼯艺1．齿轮加⼯的主要设备及齿轮材料与加⼯⽅法2．变速箱箱体与齿轮轴的机械加⼯⼯艺过程3．变速箱离合器壳等压铸⽣产线设备4．齿轮变速箱装配流⽔线5．汽车齿轮加⼯的发展趋势⼀、齿轮加⼯的主要设备及齿轮材料与加⼯⽅法1、变速箱齿轮的材料选择：a、选材的原则：零件材料的选择应根据零件的使⽤性能要求及加⼯⼯艺性能、经济成本要求进⾏选择：1)、使⽤性能要求：使⽤性能是指零件在正常使⽤状态下，材料应具备的性能，是保证零件⼯作安全可靠、经久耐⽤的必要条件。
零件在选材时，⾸先要根据零件的⼯作条件和失效形式，正确判断所要求的使⽤性能，再根据主要的使⽤性能指标来选择合适的材料。
变速箱齿轮位于汽车传动部分，⽤于传递扭矩与动⼒、调整速度的作⽤。
的⼏何尺⼨、使⽤寿命要求，就能确定出零件应具有的主要⼒学性能指标。
2)、加⼯⼯艺性能要求：变速箱齿轮常⽤的加⼯⼯艺路线为：下料→锻造→正⽕→粗、半精切削加⼯→渗碳→淬⽕、低温回⽕→喷丸处理→加⼯花键→磨端⾯→磨齿→最终检验在保证使⽤性能的前提下，应尽可能选⽤价格低、货源⾜、加⼯⽅便、总成本低的材料。
b、材料的选择：根据以上使⽤性能和加⼯⼯艺、加⼯成本的综合要求，可基本确定为低C%合⾦结构钢：即我们常⽤的合⾦渗碳钢。
从⽬前我国汽车制造⼚常⽤的⾦属材料来看，汽车变速箱齿轮多采⽤20C r M n T i。
2、齿轮加⼯⼯艺（⼀)齿轮常⽤加⼯⼯艺流程锻造制坯→正⽕→车削加⼯→滚、插齿→剃齿→热处理→磨削加⼯→修整（⼆)各种齿轮加⼯⽅法齿轮加⼯原理有成形法和展成法两种。
常见加⼯⽅法有滚齿加⼯、插齿加⼯、剃齿加⼯、珩齿加⼯和磨齿加⼯等1）滚齿加⼯a）滚齿机Y3150E型滚齿机是如图10-3所⽰Y3150E型滚齿机是⼀种中型通⽤滚齿机，主要⽤于加⼯直齿和斜齿圆柱齿轮，也可以采⽤⼿动径向切⼊法加⼯蜗轮b）加⼯直齿圆柱齿轮根据展成法原理⽤滚⼑加⼯齿轮时，必须严格保持滚⼑与⼯件之间的运动关系。
齿轮硬度要求
齿轮硬度要求 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】二、典型零部件选材及工艺分析金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前的主要工程材料。
高分子材料的强度、刚度较低、易老化，一般不能用于制作承受载荷较大的机械零件。
但其减振性好，耐磨性较好，适于制作受力小、减振、耐磨、密封零件，如轻载齿轮、轮胎等。
陶瓷材料硬而脆，一般也不能用于制作重要的受力零部件。
但其具有高熔点、高硬度、耐蚀性好、红硬性高等特点，可用于制作高温下工作的零部件、耐磨耐蚀零部件及切削刀具等。
复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，具有高比强度、高减振性、高抗疲劳能力、高耐磨性等优异性能，是一种很有发展前途的工程材料。
与以上三类工程材料相比，金属材料具有优良的使用性能和工艺性能，储藏量大，生产成本比较低、广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件，是机械工业中最主要、应用最广泛的一类工程结构材料。
下面介绍几种钢制零部件的选材及热处理工艺分析。
㈠齿轮类零件的选材齿轮是机械工业中应用广泛的重要零件之一，主要用于传递动力、调节速度或方向。
1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。
⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。
②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。
③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。
⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。
②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。
③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。
⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。
2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理The document was finally revised on 2021齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。
在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。
常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。
关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、、蜗杆蜗轮按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。
因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。
小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。
因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。
工业用钢习题参考答案
第七章工业用钢习题参考答案一、解释下列名词1、非合金钢(或碳素钢简称碳钢)：是指含碳量在%～%之间并含有少量Si、Mn、P、S等杂质元素的铁碳合金。
低合金钢：加入的合金元素总含量小于5%的合金钢。
合金钢：在碳素钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的钢种。
合金元素：为改善钢的力学性能或获得某些特殊性能，有目的地在冶炼过程中加入的一些化学元素。
2、合金结构钢：在碳素结构钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的结构钢。
合金工具钢：在碳素工具钢的基础上，特意加入某些合金元素而得到的工具钢。
轴承钢：用来制造滚动轴承的内圈、外圈和滚动体的专用钢。
不锈钢：具有耐大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的合金钢。
耐热钢：在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊性能钢。
3、热硬性(或称红硬性)：钢在高温下保持高硬度的能力。
回火稳定性：淬火钢在回火时抵抗软化的能力。
二次硬化：含W、Mo、V、Cr 等元素的高合金钢，在回火的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体，淬火钢的硬度上升的现象。
二、填空题1、Ni、Mn、C、N、Cu 等元素能扩大Fe-FeC 相图的γ区，使临界点A4_上升__，A3_3下降_。
2、W18Cr4V钢是高速钢，W的主要作用是提高回火稳定性，Cr的主要作用是提高淬透性，V 的主要作用是细化晶粒，最终热处理工艺是高温回火；预热的目的是将合金元素全部，高温淬火的目的是使大量的难溶碳化物溶于奥氏体中，三次回火的目的是减少钢中的残余奥氏体。
3、含Cr、Mn 的合金结构钢淬火后在550～600℃回火后，将出现第二类回火脆性。
4、易切削钢中常用的附加元素有__P__、__S__、_Pb_、_Ca_，这类元素在钢中的主要作用是形成夹杂物，降低材料塑性，改善钢的切削性能。
5、对40Cr 钢制零件进行调质处理时，在高温回火后应水中冷却，目的是防止第二类回火脆性。
6、以铅浴等温处理的冷拉弹簧钢丝，经绕制成弹簧后应进行去应力退火处理，而不需象热轧弹簧那样要进行淬火处理。
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。
在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。
常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。
关键词：齿轮材料热处理工艺一、齿轮结构：二、齿轮的分类：按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机等齿轮汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。
因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。
小模数齿轮一般采用20Cr 和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。
因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。
工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削3)较低承载能力的齿轮较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。
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攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：汽车变速箱齿轮钢的选择及热加工工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料科学与工程班级：指导教师：职称：副教授2015年12月21日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目汽车变速箱齿轮钢的选择及热加工工艺设计1、课程设计的目的使学生融会贯通机械设计基础、金属热处理、金属力学性能、冶金概论、金属材料成型工艺及设备、金属材料学、金属热处理设备与车间设计、科技文献检索等课程理论知识；培养学生检索科技文献的能力；培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）1、重型卡车变速箱齿轮的服役条件和力学性能要求分析。
2、重型卡车变速箱齿轮的加工工艺流程分析。
3、重型卡车变速箱齿轮用钢的选择及热加工工艺设计。
4、按学校及材料工程学院关于课程设计的相关要求提交设计说明书。
3、主要参考文献1 陆兴，刘世程，王德庆.热处理工程基础[M].北京：机械工业出版社，20072 吴承建，陈国良，强文江.金属材料学[M].2版.北京：冶金工业出版社，20093 唐代明，王小红，皮锦红.金属材料学[M].成都：西南交通大学出版社，20144 孙智，倪宏昕，彭竹琴.现代钢铁材料及其工程应用[M].北京：机械工业出版社，20075 马鸣图.先进汽车用钢[M].北京：化学工业出版社，20084、课程设计工作进度计划第1～2天：布置课程设计任务，下发本任务书，重型卡车变速箱齿轮的服役条件和力学性能要求分析。
第3～4天：重型卡车变速箱齿轮的加工工艺流程分析。
第5～7天：重型卡车变速箱齿轮用钢的选择及热加工工艺设计，提交设计说明书的提纲或初稿。
第8～10天：修改、完善设计说明书，并提交。
指导教师（签字）日期201 年月日教研室意见：201 年月日课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称汽车变速箱齿轮钢的选择及热加工工艺设计评分项目分值得分评价内涵工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02 科学实践、调研7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03 课题工作量7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力水平35% 04 综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05 应用文献的能力 5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
07 计算及计算机应用能力 5 具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果质量45% 09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5 符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
10 设计说明书（论文）质量30 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
11 创新10 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩指导教师评语指导教师签名：年月日1 引言齿轮钢主要应用于汽车、工程机械及机械制造业的传动部件。
高质量的齿轮钢不但要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且还要求变形小、精度高和噪声低。
对于重载条件下的齿轮，一般选用硬齿面齿轮，齿轮钢选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢。
齿轮钢品种繁多，世界各国都根据使用性能要求及本国的资源条件，建立各自的齿轮用钢系列。
如在美国，大模数重型汽车变速箱齿轮中，一般为含Ni较高的Ni-Cr-Mo钢，如SAE4320H、SAE4620H 钢[1]。
铬系、铬钼系合金渗碳结构钢为日本汽车工业广泛使用的钢种。
近年来，为了适应大模数重型汽车变速箱强韧性高的要求，又发展出SNCM220、SNCM420等Ni含量较高的渗碳钢。
在德国，著名的变速箱制造公司—ZF公司在Cr-Mn系渗碳钢中添加强烈提高淬透性的微量硼，创建了ZF系列齿轮渗碳钢，如ZFA钢，适用于大模数重型汽车变速箱齿轮。
前苏联的变速箱齿轮中多使用Cr-Mn-Ti系列、Cr-Mn-Mo系列渗碳钢，在大模数变速箱齿轮中也多使用Ni-Mo-Cr系列钢种，以适应重型汽车良好综合机械性能的要求[2-3]。
在我国，载货汽车变速箱使用的齿轮材料，多年来主要沿用前苏联用钢系列18XTr，如20CrMnTi钢。
这是我国50年代引进的齿轮钢种。
该钢种为本质细晶粒钢，渗碳淬火工艺性能好，全国许多钢厂均能生产，价格较为便宜，市场使用量大。
但化学成分波动较大，淬透性范围较宽，在齿轮加工生产过程中易出现心部硬度控制难，热处理变形规律不易掌握。
2 变速箱齿轮性能要求分析2.1 变速箱齿轮服役条件齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力，其主要承受载荷在齿轮齿顶上，齿轮的齿根部受到弯曲应力的作用，其大小在500～600MPa，其周期性变化的应力使牙齿疲劳断裂或脆性折断；而齿面在工作中受到较大脉冲式的接触应力及摩擦力作用（接触应力是由两个齿面的相互接触而产生的）的作用，最高应力达1500～2000MPa，而渗碳淬火硬度达到60HRC的许用接触应力和弯曲应力分别达1600MPa和500MPa。
在传递动力的过程中既有滚动又有滑动，加上外来硬质点的磨损，因而会造成接触疲劳麻点及深层的块状剥落。
另外，在换挡过程中齿轮端部受到大的冲击力，使齿端损坏。
在卡车行驶过程中，还要受到变动的载荷扭矩和冲击作用。
归纳起来，总共有三种应力的作用，即弯曲应力、摩擦应力和接触应力[4]。
2.2 齿轮的失效形式齿轮的主要失效形式为断齿、齿面磨损、疲劳断裂及齿面蚀坑等，一般表现为以下方面：（1）断齿：在工作过程中发生的脆性断裂，大多数情况下是由弯曲疲劳造成的。
而过载断裂主要是冲击载荷过大造成的；（2）齿轮齿面磨损：齿面磨损是齿面相互摩擦的结果，是齿轮的主要失效形式，齿轮的磨损种类主要有氧化磨损、冷咬合磨损、热咬合磨损、磨粒磨损；（3）弯曲疲劳断裂：主要从根部发生，是齿轮咬合在根部受到最大振幅的脉动或交变的弯曲应力的作用，造成齿部的断裂；（4）齿面磨损断裂：齿轮在工作过程中，由于齿面上的接触应力超过了材料本身的疲劳极限强度，则会产生接触疲劳断裂；（5）齿面接触疲劳破坏：在交变接触应力的作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的产生造成点状剥落，这也是齿轮失效的主要形式[5]。
2.3 对重载齿轮的性能要求根据重载卡车变速箱齿轮的工作条件，应满足以下几个基本要求：（1）齿轮表面层要有足够的硬度和耐磨性，一般渗碳或碳氮共渗层深为（0.2～0.3）m（m为齿轮的模数），有效硬化层硬度为300～450HV，齿面硬度为56～63HRC[4]；（2）对于承受交变载荷和冲击的齿轮，齿轮基体要有足够的弯曲强度和韧性，一般心部硬度为30～45HRC；（3）良好的工艺性能，易于切屑加工且热处理性能好[6]；（4）高的原材料质量，原材料材质要纯净，断面经侵蚀后，不得有肉眼可见的空隙、气泡、裂纹、非金属杂质及白点等缺陷；（5）齿轮钢材价格低廉、来源充足。
3 变速箱齿轮加工工艺流程重型卡车变速箱齿轮加工工艺流程如图1：剪切下料锻造预备热处理去应力退火精加工最终热处理图1 齿轮加工工艺流程图通常制作齿轮的毛坯材料要经过锻造，以消除钢中的碳化物偏析，有利于得到合格的金相组织和性能，确保齿轮在复杂载荷条件下所需的强度和冲击韧性。
齿轮的预备热处理是指对成行的齿坯进行最常用的热处理，一般为正火或退火处理。
正火或退火一般是安排在铸造或锻造之后，即精加工前进行，目的是获得良好的切削加工性、消除齿轮钢件锻造时产生的残余应力、细化晶粒和改善组织等，减小淬火时变形和开裂的倾向。
去应力退火是为了消除在锻造过程中产生的内应力。
除此之外，还可以提高工件尺寸稳定性，防止工件的变形和开裂。
对齿轮进行精加工后，尺寸达到了齿轮工件的要求。
还需要对其进行最终热处理。
最终热处理的作用是通过渗碳、淬火、回火一系列工序使齿轮钢件基体获得所需的强度与韧性，并在保持工件心部良好韧性的同时，提高其表面的硬度、耐磨性和疲劳强度。
其中，对齿轮表面进行渗氮还可以改善齿轮间抗咬合性及抗擦伤性[7]。
4 钢的选择及热加工工艺重型汽车要适应各类复杂多变的路况，其变速箱齿轮必然受冲击频繁，其强度、耐磨性、疲劳强度、冲击韧性等机械性能指标均要求比普通汽车齿轮要高。
因此重型汽车齿轮通常是采用合金渗碳钢来制造，热处理也以渗碳淬火为主[8]。
4.1 钢的选择4.1.1 选择原则确定齿轮用钢，主要根据齿轮的传动方式（开式或闭式）、载荷性质的大小（齿面接触应力与冲击载荷等）、传动速度和精度要求等工作条件而定。
同时还要考虑，依据齿轮模数和截面尺寸提出的钢材淬透性的问题。
选用钢材时，必须要注意以下两点：（1）加工和热处理要求，其中包括钢的机械加工性能、铸造性能、锻造性能和热处理性能，其中最为重要的是考虑钢材的淬透性；（2）使用性能要求，包括疲劳强度、热处理规范及其他性能指标。
4.1.2 选择钢种长久以来，国内汽车齿轮钢一直沿用苏联的牌号，20CrMnTi钢占据着汽车变速器齿轮钢使用的主导地位。
不仅品牌单一，而且钢材成分波动大，淬透性带宽，夹杂物多，造成齿轮热处理变形大，寿命低。
Ti的存在虽然可以降低MnS 的有害作用，但在炼钢过程中易于与N结合形成TiN，在齿轮发生应变时，容易在TiN与基体的界面处产生位错塞积，形成大的应力集中[9]。
因此，本设计考虑用20CrMnMo钢（见表1）作为重载汽车的变速箱齿轮。
表1 20CrMnMo钢的化学成分C Si Mn S P Cr Ni Cu Mo含量（%）0.17～0.230.17～0.370.90～1.20允许残余含量≤0.0035允许残余含量≤0.00351.10～1.40允许残余含量≤0.0030允许残余含量≤0.00300.02～0.03为了使渗碳层充分硬化、淬火后心部硬度足够支撑表层承受的载荷，渗碳钢中除C元素之外，加入一些能改善和提高钢的某些性能或特性的合金元素。
如：铬、钼、锰等。
铬（Cr）是最常用的一种合金元素。
它能提高钢的淬透性并有二次硬化作用，当其含量超过12%时，钢可以具有良好的高温性能及高温强度。
铬在渗碳结构钢中主要作用是提高淬透性，使钢在淬火回火后具有良好的综合力学性能。
在渗碳钢中，铬可以形成含铬碳化物，从而提高齿轮表面耐磨性。