齒輪鍛件的材質選擇直接影響其強度、耐磨性、耐腐蝕性及使用壽命。不同應用場景對齒輪材料的性能要求不同，常見的齒輪鍛件材質可分為以下幾類：

1. 碳鋼與合金鋼（最常用）

(1) 低碳合金鋼（滲碳鋼）

典型牌號：

20CrMnTi（中國）

AISI 8620（美國）

SCM420（日本）

特點：

低碳含量（0.15%~0.25%），通過滲碳淬火提高表面硬度（HRC 58-62），芯部保持韌性。

耐磨性好，抗沖擊性強。

應用：汽車變速器齒輪、工程機械齒輪等中高速傳動部件。

(2) 中碳鋼 & 中碳合金鋼（調質鋼）

典型牌號：

45#鋼（中國）

40Cr（中國）

AISI 4140（美國）

42CrMo4（歐洲）

特點：

通過調質處理（淬火+高溫回火）獲得均勻的強韌性組合。

硬度較低（HRC 28-35），但切削性能好，成本較低。

應用：工業齒輪、農機齒輪、機床傳動齒輪等中低速重載場景。

(3) 高碳合金鋼

典型牌號：

GCr15（軸承鋼）

SUJ2（日本）

特點：

高碳含量（>0.6%），高硬度（HRC 60+），耐磨性極佳，但韌性較低。

應用：精密儀器齒輪、軸承齒輪等低沖擊高耐磨場景。

2. 不銹鋼（耐腐蝕需求）

(1) 馬氏體不銹鋼

典型牌號：

420（AISI 420）

440C（超高硬度）

特點：

可通過熱處理硬化（HRC 50+），耐腐蝕性優于碳鋼，但韌性較差。

應用：食品機械、化工泵齒輪等潮濕或腐蝕環境。

(2) 奧氏體不銹鋼

典型牌號：

304（AISI 304）

316（耐海水腐蝕）

特點：

無磁性，耐腐蝕性極佳，但無法通過熱處理強化（硬度低）。

應用：醫療設備、海洋工程齒輪等。

3. 特殊合金（高溫/輕量化需求）

(1) 鈦合金

典型牌號：

TC4（Ti-6Al-4V）

特點：

比強度高（強度/重量比優異），耐高溫（≤400℃），但成本高、加工難。

應用：航空發動機齒輪鍛件、航天器傳動部件。

(2) 高溫合金

典型牌號：

Inconel 718（鎳基合金）

GH4169（中國）

特點：

耐高溫（≥700℃）、抗氧化，但價格昂貴。

應用：燃氣輪機、火箭發動機齒輪。

4. 鑄鐵（低成本低速場景）

(1) 球墨鑄鐵

典型牌號：

QT500-7

特點：

鑄造性能好，減震性強，成本低，但強度低于鋼。

應用：農機齒輪、機床低速齒輪。

(2) 灰鑄鐵

典型牌號：

HT250

特點：

耐磨性好，但脆性大，僅適用于極低速傳動。

5. 其他特殊材料

粉末冶金材料：

用于小型復雜齒輪（如電動工具），但承載能力較低。

復合材料：

碳纖維增強塑料（CFRP）用于超輕量化齒輪（實驗階段）。

選材關鍵因素

載荷類型：

高沖擊載荷 → 選擇韌性好的低碳合金鋼（如20CrMnTi）。

高接觸疲勞 → 選擇高硬度材料（如GCr15）。

工作環境：

腐蝕環境 → 不銹鋼或鍍層鋼（如304、鍍鎳齒輪）。

高溫環境 → 鈦合金或鎳基高溫合金。

成本考量：

大批量生產 → 中碳鋼（45#）或粉末冶金。

高可靠性需求 → 合金鋼（如42CrMo4）。

典型應用與材質對應表

應用場景推薦材質熱處理工藝

汽車變速器齒輪 20CrMnTi/8620 滲碳淬火 

風電齒輪箱齒輪 18CrNiMo7-6/4320 滲碳淬火+低溫回火 

航空發動機齒輪 TC4/Inconel 718 固溶時效 

食品機械齒輪 AISI 304/316 無（或冷作硬化） 

農機低速齒輪 QT500-7 正火 

合理選擇材質和熱處理工藝是確保我們廠鍛造的齒輪鍛件產品性能的關鍵，需結合設計需求、工藝可行性和成本綜合評估。

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