标准规范下载简介
GB／T 3480.5-2021 直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第5部分：材料的强度和质量.pdf图15氮碳共渗锻钢的cmm（质量要求见
5.6表面硬化齿轮的渗层深度
3480.52021/ISO633
图16氨碳共渗锻钢的6rm和6（质量要求见表8）
表面硬化齿轮的轮齿需要适当的硬化层深度以承受外加载荷GB／T 37795-2019标准下载，该深度的最小值和最大值都应在图 低上标明。在确定最小硬化层深度时，要注意弯曲强度与接触强度对应的最佳硬化层深度值应分别计 草，且没必要相同。规定的最大硬化层深度值不应被超过，否则齿项有脆裂的危险，且弯曲强度也会 隆低”
5.6.2渗碳淬火齿轮的硬化层深度4
5.6的数据不适用于锥齿轮。 4）硬化层深度的定义见表5第9项
标引序号说明： CHD 硬化层深度，单位为毫米（mm）； m, 法向模数，单位为毫米（mm）
日17仅考虑表面承载能力的最佳硬化层深度推荐值CHDept和 综合考虑弯曲强度和表面承载能力的最大硬化层深度CHD.
综合考虑弯曲强度和表面承载能力的最大硬化层深度CHD
防止断齿失效的硬化层深度推荐值CHDFopt：CHDFopt是磨齿后在许用弯曲应力下能达至 寿命的最佳硬化层深度，检测位置在齿宽中部齿根圆角处30°切线（外齿）或60°切线（内齿） 垂直方向上。
0.1m.≤CHDFan≤0.2m
防止齿面剥落的硬化层深度推荐值CHDc：CHDc是磨齿后分度圆上基于接触载荷引起的 大剪应力深度而确定的最小有效硬化层深度。 注：对于齿面剥落，目前尚无标准计算方法。 作为预防剥落破坏的指导性推荐值，CHDc可由如下公式计算。不过，当接触应力值 1400N/mm时以下公式尚未被验证。
U: cosB 21+ 2
氏中： dw一一小轮节圆直径，单位为毫米（mm）； αwt一一端面节圆压力角，单位为度(°）； U=66000N/mm（对于质量等级MQ和ME)； U=44000N/mm（对于质量等级ML）。 有效硬化层深度最小极限值和最大极限值：CHDmin/max是磨齿后分度圆上的有效硬化层深度 的最小/最大值（见图17）CHDmi≥0.3mm，CHDm≤0.4m，（≤6mm）。
dw一一小轮节圆直径，单位为毫米（mm）； α一端面节圆压力角，单位为度（°）； U=66000N/mm²（对于质量等级MQ和ME）； U=44000N/mm（对于质量等级ML）。 有效硬化层深度最小极限值和最大极限值：CHDmin/mx是磨齿后分度圆上的有效硬化层深 的最小/最大值（见图17）CHDmi≥0.3mm，CHDm≤0.4m，（≤6mm）
5.6.3渗氨齿轮的硬化层深度切
a）渗氮层深度推荐值NHD：见图18
图18渗氛层深度推荐值NHD
防止齿面剥落的渗氮层深度推荐值NHDc：NHDc指渗氮齿轮硬化层深度的最小值，是基于 接触载荷引起的最大剪切应力深度。如果NHDc值小于图18中的渗氮层深度NHD，则采 用图18中所示的最小值。 注：对于齿面剥落且目前尚无标准计算方法
防止齿面剥落的渗氮层深度推荐值NHDc：NHDc指渗氮齿轮硬化层深度的最小值，是基 接触载荷引起的最大剪切应力深度。如果NHDc值小于图18中的渗氮层深度NHD，则 用图18中所示的最小值。 注：对于齿面剥落，目前尚无标准计算方法
VHDc= Uc *oH *dwl * SInαw 1.14 X 10°. cosBh 21 +
式中： Uc——心部硬度系数， Uc=a+b·oH+C·oH+d·H” 见图19。
5）渗氢层深度的定义按照表7第7项
Uc 心部硬度系数； 61 接触应力，单位为牛顿每平方毫米（N/mm）； ~6 曲线编号，系数a、b、c和d的值见表B.1。 注：对于一般设计，采用心部硬度带的上区，可以获得较深的硬化层；而对于高质量材料，可采用下区
6材料质量及热处理工艺要求
图19渗氮齿轮的心部硬度系数U。
图19渗氮齿轮的心部硬度系数U
图1至图16中所示的ML、MQ和ME三个材料质量等级是按照B法‘确定的疲劳极限值来区分 的，见4.3、5.2及5.3。 ML表示对齿轮加工的材料和热处理工艺的一般质量要求； 一MQ表示对有经验的制造者在一般成本控制下能够达到的质量等级： 一ME表示应经过高可靠度的制造过程控制才能够达到的质量等级 注：本文件中的疲劳极限图不允许外延。 通常，采用特殊质量的材料，如用真空感应冶炼（VIM)和真空电弧重熔（VAR)冶炼，来保证高可靠 生或高承载能力。 当采用常规焊接工艺拼焊齿轮，拼焊后应做消除应力处理。 6.2至6.4所给出的内容已经过实用验证，可用作指导性文件。当采用这些应力极限值时，材料等 级的各项要求应得到保证。如果表中没有规定，必要时可以通过对每个要求进行专门的认证，或者通 过实践来提出符合实际的要求。本文件并不要求所有质量项目都一一检验，应按照生产实际的可控性 制定检验方案来对产品质量进行检验。由于相对标准值的偏差对性能的影响不易评估，因而未给出中
间值。对于零件齿顶圆以下一定范围内的轮齿材料质量要求，见表2～表7。当然生产者也可根据各自 的经验，采用其他的方法或数据。供需双方对细节应达成协议，尤其是针对大型齿轮。另外，对于未能 达到所有条款要求的缺陷产品，供需双方应就让步接收或返修达成一致
5.2正火低碳锻钢或铸钢、普通碳素钢（见图1和图2)
由于这些钢材对化学成分没有规定，冶炼方法也不明确，因此MQ线位置较低，与ML线重合。 氏碳钢只用于轻载齿轮和非关键齿轮。当钢材质量很高或经过实践验证时，亦可按照ME等
6.3黑心可锻铸铁[见图3a)和图4a）
热处理工艺控制得当时，可以得到高质量材料；但是由于这种材料通常用于小型轻载齿轮，从可 考虑，MQ线位置较低，与ML线重合。若经过实践验证，亦可按照ME等级应用。
其他材料[见图3b）图3c)图4b）、图4c)和图
其他材料的质量及热处理工艺要求列于表2～表8。
2铸铁材料（灰口与球
表3非表面硬化调质锻钢（锻造或车制钢材）（见图5和图6）（续）
参照表1数据，小齿轮与大齿轮的硬度宜相差40HV以
本文件第1版（1995年版）曾经采用的材料等级MX，在2003年版本中已修改为ME。 注意：对于0℃以下工作的齿轮： 考虑低温夏比（冲击）性能的测试： 考虑断口形貌转变或脆性转变温度； 考虑采用高镍合金钢： 考虑将碳含量降至0.4%以下； 一考虑采用加热元件提高润滑剂温度。 纯净度等级和超声波检测要求，只适用于最终齿顶圆到至少2倍全齿高的深度。齿轮生产厂家应向铸钢厂或 锻造厂提出具体的检测位置要求。 采用铸坏制备锻件时的压缩比不考虑锻造工艺，只和数值有关。对于下列情况，锻造比可介于35： 1）需进一步热成形的轧棒； 2）中心部分去除的坏料： 3）由于齿轮的结构尺寸原因锻造比未达到5。 在齿轮截面上，齿顶至1.2倍齿高深处的显微组织以回火马氏体为主，允许少量上区转变产物（先共析铁素体 上贝氏体、细小珠光体），但不应存在未溶块状铁素体。对于控制截面≤250mm的齿轮，非马氏体相变产物（上 区转变产物)不应超过10%；对于控制截面>250mm的齿轮，非马氏体相变产物不应超过20%。 晶粒度检测应在零件最有可能发生失效的相关区域，检测面积3.0mm²。试样可取自同一铸坏，应具有相同的 锻造比和热处理工艺。
本文件第1版（1995年版）曾经采用的材料等级MX，在2003年版本中已修改为ME。 注意：对于0℃以下工作的齿轮： 考虑低温夏比（冲击）性能的测试： 考虑断口形貌转变或脆性转变温度； 考虑采用高镍合金钢： 考虑将碳含量降至0.4%以下 一考虑采用加热元件提高润滑剂温度。 纯净度等级和超声波检测要求，只适用于最终齿顶圆到至少2倍全齿高的深度。齿轮生产厂家应向铸钢厂或 锻造厂提出具体的检测位置要求。 采用铸坏制备锻件时的压缩比不考虑锻造工艺，只和数值有关。对于下列情况，锻造比可介于35： 1）需进一步热成形的轧棒； 2）中心部分去除的坏料： 3）由于齿轮的结构尺寸原因锻造比未达到5。 在齿轮截面上，齿顶至1.2倍齿高深处的显微组织以回火马氏体为主，允许少量上区转变产物（先共析铁素体， 上贝氏体、细小珠光体），但不应存在未溶块状铁素体。对于控制截面≤250mm的齿轮，非马氏体相变产物（上 区转变产物)不应超过10%；对于控制截面>250mm的齿轮，非马氏体相变产物不应超过20%。 晶粒度检测应在零件最有可能发生失效的相关区域，检测面积3.0mm²。试样可取自同一铸坏，应具有相同的 锻造比和热处理工艺。
表4非表面硬化调质铸钢（见图7和图8）
表5渗碳火锻钢（锻造或轧制）（见图9和图10）
表5渗碳火锻钢（锻造或车制）（见图9和图10）（续）
注：本文件对碳氮共渗钢未作规定，见6.6和6.7。
）半连续网状碳化物.ML
c）弥散分布碳化物.ML、MO和ME级允许
c）弥散分布碳化物.ML、MO和ME级允许
轮表层碳化物检验图谱（5%硝酸酒精溶液腐蚀）
火焰或感应淬火锻钢和铸钢（见图11和图12）
表6火焰或感应淬火锻钢和铸钢（见图11和图12）（续）
首选炉内回火，提示：免回火或感应回火存在一定风险。 为了得到稳定的硬化效果，硬度分布、硬化层深、设备参数及工艺方法应该建档，并定时检查。另外用1个与工 件形状及材料相同的代表性试样来修正工艺。设备及工艺参数应足以保证硬化效果的良好复现性，硬化层应 布满全齿宽和齿廊，包括双侧齿面、双侧齿根和齿根拐角。 任何级别成品齿轮的轮齿部位都不能存在裂纹、破损、疤痕及皱皮。探伤磁痕每25mm齿宽最多只能1个，每 个齿面不能超过5个；工作齿高1/2的以下部分不准许存在磁痕；对于超标缺陷，在不影响齿轮完整性并征得 用户同意情况下可以去除
图21套圈式加热及淬火示意图
推荐两种试样形式： a 过程控制试棒：可以是任何合金材料和形状，用于检测热处理工艺的稳定性，其显微组织并不 代表产品齿轮的显微组织，但可根据实际经验来推断产品齿轮的状态，这种推断应存档备查。 b） 代表性试棒：主要考虑能反映产品齿轮的冷却速度，试样心部硬度和显微组织应接近表5中第 8项、第11项规定的指标，其推荐尺寸为： 1）最小直径：3倍模数； 2）最小长度：6倍模数。 试样尺寸和（或）形状的改变应征得用户同意。 如果已掌握试样与工件的关系，也可采用某种固定尺寸的试样。 ，但不一定取自同一炉号
机械清理主要是去除热处理后的残渣或涂层。常选用铸钢丸、钢丝切丸、氧化铝石英砂、河砂或玻 离珠等清理介质。清理工件表面还可对残余应力产生影响，其中铸钢丸、钢丝切丸的作用更大。残余应 力的变化会影响到弯曲强度及后续加工。图10中MQ弯曲强度就是在进行了适当的机械清理后测得 的，而非热处理工艺的单一作用结果。 清理抛丸后还可进行切削加工、热处理或压装等工序，但有可能改变残余压应力以及弯曲疲劳 强度。
喷丸是用小尺寸丸粒轰击工件表面的冷作工艺，可在工件表面形成高幅值残余压应力薄层。喷丸 的典型应用将在6.7.2和6.7.3中讨论，这里的喷丸与6.6中的机械清理不能混为一谈。 喷丸工艺应可控，宜基于SAEAMS2430[7]，SAEAMS2432[8]或SAEJ22419的规定进行最低程 度的控制。如果喷丸后没有精加工工序，应对磨削表面采取保护措施，避免喷丸损伤，
喷丸产生的残余压应力可以改善齿轮齿根的弯曲疲劳强度。对于渗碳淬火齿轮，喷丸对弯曲疲劳 强度的提高幅度如下： 对ML级，提高弯曲疲劳极限FE作用不大； 一对MQ级，可使弯曲疲劳极限FE提高10%左右； 一对ME级，可使弯曲疲劳极限FE提高5%左右。 由于喷丸增加了齿面粗糙度，因而会削弱齿面的接触疲劳强度（抗点蚀能力）。因此，需通过齿面精 整来达到规定的表面粗糙度和纹理要求。 喷丸后可进行切削加工、热处理或压装等工序，但可能会改变残余压应力以及弯曲疲劳强度
在征得需方同意的情况下，喷丸可以作为渗碳萍火齿轮的残余奥氏体、晶间氧化IGO及磨削烧伤 等缺陷的返修、补救工艺，如表5所示。如果已磨削表面被喷丸，就应该评估因丸粒打击引起齿面粗糙 度和硬度的变化，以及大、小齿轮表面粗糙度和硬度梯度差异。可以通过精整来达到齿面粗糙度、纹理 及精度要求。
3480.52021/ISO633
本附录介绍了调质（率火加回火)齿轮近似的最大控制截面尺寸，以及影响最大控制截面尺寸的因 素。图示说明了确定最大控制截面尺寸的方法，以及部分低合金钢件推荐的最大控制截面尺寸。 工件的控制截面是指在淬火过程中有工件力学性能（硬度）要求的区域内对冷却速度有决定性影响 的截面。某种钢材的最大控制截面尺寸主要取决于其淬透性，规定硬度、要求硬化层深及淬、回火温度 等因素。 图A.1表示几种热处理后切齿的淬火齿坏控制截面，
控制截面，50mm壁厚（若内孔直径小子 内孔长度的20%，则以外径为准)
D）控制截面.50mm齿宽
d）控制截面，50mm齿圈厚度
d）控制截面.50mm齿圈厚度
图A.1控制裁面尺寸示例
当为了合理选材和（或)规定硬度而考患控制截面尺寸时，无需考正常的粗加工余量，而其他加工 余量（如为了减小热处理变形而留余量）则应考虑。 图A.2表示油淬（淬火烈度H=0.5）及回火的两种低合金钢的推荐最大控制截面尺寸，主要考虑 硬度要求范围、淬火前的正常加工余量以及为得到最低齿根硬度而采取的最低480℃回火温度
229 0 200 300 400 500 X 标引序号说明： HBW 最小布氏硬度； X 推荐控制截面尺寸； Y 布氏硬度压痕直径，单位为毫米（mm）； J50 mm=44HRC的 AISI E4340H 钢; 2 J18 mm=40HRC的AISI E4140H钢 注：如果有热处理试验数据相佐证，也可以采用高于上述推荐值的最大控制截面尺寸。 为达到硬度规定值，可要求不低于480℃回火温度 某些特殊齿轮可以要求更高的硬度范围，例如375HBW～415HBW，388HBW～421HBW及401HBW 444HBWGB／Z 13672-2022 齿轮胶合承载能力试验方法.pdf，但由于加工性变差而导致成本上升，应予以考虑。
图A.2两种0.40%C合金钢的控制截面尺寸
附录B （资料性） 心部硬度系数 心部硬度系数Uc的曲线见图19，其中每条曲线相关系
附录B （资料性） 心部硬度系数
（资料性） 心部硬度系数 心部硬度系数U的曲线见图 每条曲线相关系数 和d的值见表B.1，
表B.1图19中Uc曲线系数值
DB37／T 3078-2017标准下载图19中U.曲线系数价