礦山機械齒輪材料選擇及處理分析

劉曉行

河北匯工機械設備有限公司 河北邢臺 055250

1 齒輪材料概述

材料是齒輪承載能力的基礎。改進材料選取是提升齒輪可靠性的關鍵。工作空間受嚴苛約束，齒輪材料應具備充足的強度，硬度與耐磨性，并也需保證橫截面之中適當的硬化深度[1]。為了在比較厚的力表面之上維持越來越皆勻的整體機械性能。從進口采礦機械齒輪的分析結果來看，國外采用Ni，Cr與Ni，Cr，Mo低碳合金鋼。該鋼系統的強度，韌性與高于國內制造的含Cr與Mn鋼系統的采礦機械。

近年來，國內采礦機械齒輪在過去使用齒輪材料方面缺乏，而硬齒鋼種參照國外經驗： 20Cr2Ni4與18Cr2Ni4WA等材料。含Cr與含鎳鋼具備不錯的淬透性，高強度與尤其高的韌性，鉻與鎳對于滲透層的質量有非常好的影響。前者可提升淬透性，后者可防止表面碳濃度過高，濃度變動平坦，滲碳層可加工性的力學性能獲得改善。歷經多年的實踐證明，使用20 Cr2 Ni4與18 Cr2 Ni4 WA鋼及和20 CrMnTi鋼齒輪相比，成熟期工藝的齒輪在彎曲強度與使用壽命方面均有非常大提高。

2 礦山機械齒輪材料現狀

材料是沖擊齒輪承載能力與壽命的主要因素。我國小功率礦山機械通常多使用 18CrMnTi、20CrMnTi 以及 20MnVB 等。對于從國外采礦機械齒輪出口的材料展開分析，可找到國外重要使用Ni-Cr與Ni-Cr-Mo基低碳合金滲碳鋼。該鋼系統在生產工藝，強度與韌性方面高于國內采礦機械之中采用的Mn-Cr鋼系統。近年來，汲取國外經驗，國內礦用機械齒輪已借鑒了齒輪所用材料的優點。經常使用 18 Cr2 Ni4 WA 與 20 Cr2 Ni4 等硬齒面鋼種，它具備高淬透性，表面柔軟耐磨，滲碳淬火之后具備堅硬的芯，具備比較高的低溫沖擊韌性。正火后切削性不錯。實踐證明，在彎曲強度與使用壽命方面皆采用 20 Cr2 Ni4 與 18 Cr2 Ni4 WA 鋼齒輪。18 CrMnTi、20 CrMnTi以及 20 MnVB 鋼獲得非常大的提高。

近幾年，國內外對于 20Cr2Ni4 鋼的應用皆提交很多的看法，找到在實際應用之中存在著許多的問題與缺陷。因為合金元素含量高，冷處理工藝復雜，加工嚴重形變，殘多奧氏體含量這么多，并因為高強度，變形校正在尤其艱難。結果表明，20 CrNi2 Mo鋼各種合金元素的協同效應比較好，切削性能比較好，冷處理工藝比較直觀。抗過載能力以及耐磨能力強，價格便宜，在礦山機械類牽引齒輪材料選取之中表明出其優越性。

3 礦山機械齒輪材料處理技術的分析

我國非常重視采礦業的發展，也需大量的資源用以符合國家的需求，但是假如齒輪難以精確修繕，它將造成十分大的影響。這種冷處理效果十分顯著，采用也十分普遍，所以公司也非常重視這項技術的使用效率。不斷更新，期望提升處理水平。在礦山之中采用機械齒輪材料具備關鍵價值，齒輪在做出選擇時具備非常高的標準。因此，在處置齒輪材料時，也需強化注意力，由于在采礦過程之中，常常碰到一些十分堅硬的石頭碰撞齒輪，造成齒輪損毀，減少了運行的效率與采礦的力度[2]。

在工程機械的運行之中，牽涉到許多部件，齒輪是不可或缺的部件之一。對工程機械而言，齒輪的性能于非常大程度之上決定了工程機械的性能。工程機械的性能會獲得充分利用，所以保證齒輪性能的重要性是不言而喻的。在目前的工程機械生產過程之中，預熱處理技術是一種較常見的齒輪材料加工技術。它可符合工程機械性能急速提升的要求，促進工程機械的最大性能。對齒輪材料，冷卻處置有利于提升其性能。為了越來越好地展開本研究，本文采用20MnCr5鋼齒材料展開分析，并且展開預熱處理工藝研究其性能。接下去，作者探究了微觀結構，表面硬度與耐磨性的影響，如下所述。

3.1 預先熱處理給顯微組織造成的影響

通過對于工程機械齒輪材料實行有所不同的預熱處理工藝，20 MnCr5鋼工程機械齒輪材料的組織將有非常大差異。有所不同的預熱處理過程在顯微照片之中表明出顯著差異。一般，如果采用標準化處理時，材料的晶粒尺寸相當比較高，由粗團聚顆粒和長晶粒構成，并該結構在均勻性方面具備顯著差異。假如使用等溫正火處置，材料顆粒的細糙度會減少，重逢顆粒會降低，晶粒細化會越來越高，但是組織原產的均勻性依然非常少。

3.2 預先熱處理對表面硬度產生的影響

20MnCr5鋼工程機械齒輪材料的表面硬度也把依據預熱處理工藝的類型因而變動。使用常規正火處置時，測量20 MnCr5鋼工程機械齒輪材料不同位置的硬度。會有非常大的差異，硬度的最大差異一般在20-24 HB間。使用等溫正火處置時，有所不同位置的20 MnCr5鋼工程機械齒輪材料的差異把小于傳統的正火處理[3]。硬度的最為大差異一般大約為5-7 HB。皆勻化歸一化處置之后，把20 MnCr5鋼工程機械齒輪材料在不同位置的硬度差異和傳統的正火與等溫歸一化展開比較。差異把大大減少，硬度的最大差異將降至2 HB左右。

4 結語

國家的發展離不開關鍵資源，由于一些產業的發展需大量的資源用以支持，確保人民的生活質量也需越來越多的精力支持。采礦業的發展不但是對于產業轉型的需求，也是人們生活獲得保障的基礎。提升資源開采效率，確保機械設備質量，選取適當的材料，運用全新的齒輪加工技術，確保齒輪的穩定運行。