對齒輪材料的基本要求是：應使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時應具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達到齒輪的各種技術要求。  
      常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質碳素結構鋼（如45鋼）、合金結構鋼（如40Cr）等。

根據熱處理后齒面硬度的不同，齒輪可分為軟齒面齒輪（≤350HBS）和硬齒面齒輪（＞350HBS）（HBS、HBW其實都是布氏硬度HB，只是壓頭不同）。一般要求的齒輪傳動可采用軟齒面齒輪。

二、為什么進行熱處理

熱處理質量是決定齒輪質量的關鍵，是齒輪實現低噪聲、高精度，長壽命的關鍵因素。熱處理包括：一是普通熱處理，如退火、正火、淬火、回火、調質；二是表面熱處理，其包括表面淬火（如感應淬火、激光淬火等）和化學熱處理（如滲碳、碳氮共滲、滲氮、氮碳共滲等）。

優(yōu)質碳素鋼和合金結構鋼的性能不僅與化學成分有關，在很大程度上還取決于適當的熱處理。如果零件不需要熱處理，選擇碳素結構鋼就可以了，前提是機械強度滿足要求。如果零件需要熱處理，則必須選擇優(yōu)質碳素鋼或合金結構鋼，化學成分不穩(wěn)定是沒有辦法確定熱處理工藝的（如，誰聽說過對Q235進行熱處理的）。采用優(yōu)質碳素鋼或合金結構鋼，一定要熱處理（例如：調質），否則就是浪費。

三、齒輪常用熱處理工藝

（1）調質

調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理，將齒輪淬火后進行高溫（500~650℃）回火的操作，其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。

調質處理常用于含碳量0.3%~0.5%（質量分數）的優(yōu)質碳素鋼（如45鋼）或合金鋼（如40Cr）制造的齒輪。40Cr鋼的含碳量為0.37%～0.44%，略低于45鋼的0.42%～0.50%。

調質可以細化晶粒，并獲得均勻、具有一定彌散度、優(yōu)良力學性能。調質齒輪的綜合性能優(yōu)于正火。

（2）表面淬火

表面淬火常用于中碳鋼或合金鋼，如 45、 40Cr鋼等，主要有感應淬火、激光淬火與火焰淬火等。

齒輪表面淬火主要采用感應淬火工藝。感應加熱速度快，幾乎沒有氧化、脫碳，齒輪變形很小，還易于實現局部加熱及自動化生產，熱處理成本低。因此，在特種設備行業(yè)中得到廣泛應用。

四、調質和表面淬火的區(qū)別

表面要淬火是強化表面硬度，僅僅是表面一層獲得較高的硬度（通常為0.8~1.2mm）。調質是為了獲得整體優(yōu)良的綜合力學性能，即高強度和高韌性的適當配合，以保證零件長期順利工作。

表面淬火的特點是抗疲勞點蝕、抗膠合能力高，耐磨性好；由于齒心部分未淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受一定的沖擊載荷。

總的來說，齒輪的熱處理可以用一句來形容：“內練一口氣，外練筋骨皮”。

五、調質和表面淬火的先后順序

一般齒輪的熱處理工藝，是先調質后進行精加工，齒輪加工好后進行齒面淬火。如果順序弄反，先齒面高頻淬火然后在進行熱處理調質，那么齒輪整體的硬度就是調質的硬度，相對于高頻淬火硬度是不高的。因此為進一步提高齒輪心部強度，往往在表面淬火前先進行調質處理。

齒輪調質后因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進行。 調質常用于齒輪的預備熱處理（如滲氮、感應淬火前的調質處理）。

表面淬火齒輪的典型加工流程：

坯料→鍛坯正火（或退火）→機械粗加工→調質→機械半精加工（制坯）和制齒→表面淬火→低溫回火→機械精加工→成品。

六、熱處理的技術要求

舉例說明：

（1）45鋼

（2）40Cr

七、常見錯誤

材料的牌號要書寫規(guī)范，例如：

“45鋼”不能寫作“45號鋼”、“45#”或“#45”；

熱處理后的硬度單位放在數字之后，例如：

“217~255HB”，不能寫作“HB217~255”；

“40~50HRC”不能寫作“HRC40~50”。

以上兩點錯誤，是設計圖紙中常見的錯誤，望大家切記并改正！并養(yǎng)成良好的作圖習慣，培養(yǎng)端正的學習態(tài)度！切不可做“差不多先生”。

下圖為《機械設計手冊》中有關齒輪的力學性能表，紅線框中的數據希望大家能牢記，因為作為機械設計人員，經常會用到。