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齿轮设计中,材料如何选择
制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。
设计齿轮时，一对齿轮的材料必须选择相同的材料。如大小齿轮的材料都是45#钢，但小齿轮的表面硬度值与大齿轮的表面硬度值相差5～10度。小齿轮的表面硬度值 大齿轮的表面硬度值 小齿轮齿数 与 大齿轮齿数互为质数。
铸坯一般用于大型齿轮，齿轮材料可选用铸钢或铸铁。中等及以下尺寸要求高的齿轮，常采用锻坯，可选用锻钢。当尺寸较小，要求不高时，可以用圆钢作为毛坯。齿轮表面淬火的方法有渗碳、渗氮和表面淬火。
一般机械齿轮最常用的材料是45和40Cr，其热处理方法选择如下：（1）整体淬火：强度、硬度（HRC50-55）提高，承载能力增大，但韧性减小，变形较大，淬火后须磨齿或研齿，只适用于载荷较大、无冲击的齿轮。应用较少。
如何选择渗碳淬火材料才能够满足良好的心部硬度?
只能说，渗碳淬火零件心部硬度都是有限的。要达到渗碳钢材料内部较高的硬度水平，和处理工艺关联性很大。之所以要采取渗碳淬火工艺，就是为了零件的芯部不需要（或不能够）具备很高的硬度，仅仅对表面硬度有较高要求的情况（比如齿轮）。如果芯部也需要“良好”的硬度，那就不要选择渗碳钢和渗碳淬火工艺。
本来你选的表面渗碳淬火工艺就不是为了解决芯部硬度问题的。除非你加厚渗碳层，并降低淬火频率（就类似中频，好淬深一些）。或选用含碳量略高一些的合金结构钢，才能改善芯部硬度。
都没有心部组织的明确规定及相关图谱。 中国汽车业现在发展迅猛， 需要在吸收各行业渗碳淬火工艺质量标准精华的基础上， 制定细化的汽车行业渗碳淬火回火金相检验标准， 以减小技术交流时的障碍，促进我国汽车行业热处理水平的提升。4） 借鉴国外标准 ISO 6336- 5 2003，只对心部硬度及强度进行规定。
低碳钢或低碳合金钢 比较适合渗碳处理，提高表层碳含量以提高硬度、耐磨性和抗接触疲劳性，心部则仍保持有良好的塑性和韧性。
Cr等渗碳钢渗碳淬火后硬度高，耐磨，耐冲击，用作齿轮，心部软，表面硬 要不选择高速钢，但是淬火温度较高。轴承钢叶可以，GCr15什么，硬度高，耐磨，但是耐冲击差些。
一般渗碳层深度范围为0.8～2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。
为什么常会在齿轮里掺碳
1、原因分析 （1）齿轮在固体介质中渗碳时，渗碳箱内碳势过高，又不能任意调整碳势，因此渗碳温度越高，时间越长，表层过共析程度就越大。
2、因为20CrMnTi的含碳量不高，直接淬火是无法达到需要硬度，而软齿面很快就会磨损，所以，需要先渗碳，使轮齿表面含碳量达到高碳水平，然后采用高频表面淬火，就有了理想的硬度了。
3、钢齿轮进行表面渗碳处理，渗碳机理是渗碳剂在温度作用下，被分解，被工件表面吸收，然后向工件内部扩散。
4、(1)碳化物级别高缺陷。渗碳过程若出现过剩碳，在齿轮表层易析出块状或网状的过共析碳化物，在使用中材料韧性降低，冲击性能降低，齿轮经常出现沿着块状或网状碳化物面的破坏，如产生剥落失效。(2)形成原因。由于渗碳时，渗碳气氛的碳势过高，特别是Cr、Mo等和碳的亲和力强的元素多的材料，其影响更大。
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