Термообработка сталей
для зубчатых передач

   Приведены рекомендации по выбору способов термообработки различных сталей для зубчатых передач. Также показана получаемая твердость поверхности зуба и предел его выносливости при изгибе.

Марка стали	Концентрация углерода на поверхности, %	Твердость зубьев на поверхности	σoF lim b, МПа1
Содержащая никель более 1% и хром 1% и менее, например 20ХН, 20ХН2М, 12ХН2, 12ХНЗА; 20ХНЗА, 15ХГНТА	0,75-1,1 (достигается при контроле и автоматическом регулировании углеродного потенциала карбюризатора и закалочной атмосферы)	57...63 HRCэ	950
Безникелевая, содержащая никель менее 1% 18ХГТ, ЗОХГТ, 20Х, 20ХГР, 25ХНМА   Содержащая хром более 1% и никель более 1% 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 18Х2Н4ВА, 14ХГСН2МА			8202
Всех марок	0,6-1,4 (достигается при цементации в средах с неконтролируемым углеродным потенциалом и закалке с применением средств обезуглероживания)	56...63 HRCэ	800
Содержащая никель более 1%, например 20Х2Н4А, 20ХНЗА, 18Х2Н4ВА	Возможно обезуглероживание (производится при закалочном нагреве в атмосфере воздуха или продуктах его горения смеси углеводородов с воздухом)	55...63 HRCэ	780
Прочая, например 18ХГТ, ЗОХГТ по ГОСТ 4543-71			680

Примечания:
1 - предел выносливости зубьев при изгибе;
2 - твердость сердцевины зубьев, измеренная у их основания, находится в пределах 30...45 HRC_э.

Марка стали	Концентрация углерода на поверхности, %	Концентрация азота на поверхности, %	Твердость зубьев на поверхности	σoF lim b, МПа1
Хромомарганцевая, содержащая молибден, закаливаемая с нитро- цементационного нагрева, например 25ХГМ по ГОСТ 4543-71	0,7-1,0	0,15-0,30	57...63 HRCэ	1000
Не содержащая молибден, закаливаемая с нитроцементационного нагрева, например 25ХГТ, ЗОХГТ, 35Х по ГОСТ 4543-71	0,7-1,0	0,15-0,50	57...63 HRCэ	750

Примечания:
1 - предел выносливости зубьев при изгибе;
- концентрация углерода достигается при контроле и автоматическом регулировании углеродного потенциала карбюризатора и атмосферы для нагрева при закалке;
- толщина диффузионного слоя у переходной поверхности зубьев 0,13m...0,2m, но не более 1,2 мм (применять нитроцементацию для зубчатых колес с модулем m > 8 мм без специальных испытаний не рекомендуется);
- толщину диффузионного слоя рекомендуется определять на отожженных шлифах как толщину слоя до структуры сердцевины;
- твердость сердцевины зубьев, измеренная у их основания, должна быть 30...45 HRC_э;
- зерно исходного аустенита в диффузионном слое не грубее балла 6 по ГОСТ 5639-82;
- если хотя бы одно условие не выполняется, то следует приведенные в таблице значения предела прочности уменьшить на 25%.

Марка стали	Способ термической или химико-термической обработки	Твердость зубьев на поверхности (в сердцевине)	σoF lim b, МПа1
Углеродистая и легированная, содержащая углерод более 0,15%, например 40, 45 по ГОСТ 1050-74 40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2МА, 18Х2Н4ВА по ГОСТ 4543-71	нормализация, улучшение	180...360 HB	1,75 HHB
Легированная, содержащая углерод 0,4-0,55%, например 40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2М по ГОСТ 4543-71	объемная закалка с применением средств против обезуглероживания	45...55 HRCэ	580
Легированная, содержащая никеля более 1%, например 40ХН, 50ХН, 40ХН2МА по ГОСТ 4543-71	объемная закалка при возможном обезуглероживании	45...55 HRCэ	500
Прочая легированная, например 40Х, 40ХФА по ГОСТ 4543-71	объемная закалка при возможном обезуглероживании	45...55 HRCэ	460
Содержащая алюминий	азотирование	790...850 HV (24...40 HRCэ)	290 и более
Прочая легированная	азотирование	550...750 HV (24...40 HRCэ)	290 и более

Примечания:
1 - предел выносливости зубьев при изгибе;
- толщина диффузионного слоя для зубчатых колес из сталей с алюминием равна 0,07m...0,1m, для зубчатых колес из прочих легированных сталей равна 0,1m...0,13m;
- в структуре диффузионного слоя должна отсутствовать замкнутая нитридная сетка е-фаза.

Марка стали	Форма закаленного слоя	Твердость зубьев на поверхности (в сердцевине)	σoF lim b, МПа1
Пониженной прокаливаемости, содержащая углерод 0,5-0,6%, например, марки 55ПП	закаленный слой повторяет очертания впадины	58...62 HRCэ (28...35 HRCэ)	870
Специальная легированная, содержащая углерод 0,6%, например 60ХВ, 60Х, 60ХН		54...60 HRCэ (25...35 HRCэ)	730
Легированная, содержащая углерод 0,35-0,5% и никель 1% и более, например 40Х, 40ХН2МА по ГОСТ 4543-71		48...58 HRCэ (25...35 HRCэ)	680
Прочая легированная, содержащая углерод 0,35-0,45%, например 40Х, 35ХМ по ГОСТ 4543-71		48...58 HRCэ (25...36 HRCэ)	580
Легированная, содержащая углерод 0,35-0,45% и никель 1% и более, например 40ХН, 40ХН2МА по ГОСТ 4543-71	закаленный слой распространяется на все сечение зуба и часть тела зубчатого колеса под основанием зуба и впадины	48...55 HRCэ	580
Прочая легированная, содержащая углерод 0,35-0,45%, например 40Х, 35ХМ по ГОСТ 4543-71		48...55 HRCэ	480
Углеродистая и легированная	закаленный слой обрывается на переходной поверхности или вблизи нее	незакаленная часть зуба 200...300 HB	390

Примечания:
1 - предел выносливости зубьев при изгибе;
- толщина закаленного слоя (до структуры сердцевины) у переходной поверхности 0,2m...0,4m;
- в структуре закаленного слоя отсутствует феррит.

    Прочность зубьев, необходимая для предотвращения остаточных деформаций, хрупкого излома или образования первичных трещин в поверхностном слое, определяют сопоставлением расчетного (максимального местного) и допускаемого напряжений изгиба в опасном сечении при действии максимальной нагрузки.