Pemilihan Keluli Gear: Pengkarbonan lwn Pengerasan Tembus

Dua falsafah

Gigi gear memerlukan permukaan keras dan tahan haus untuk kekuatan sentuhan (lubang) dan teras liat untuk kekuatan lenturan. Dua keluarga keluli memberikan keseimbangan itu secara berbeza.

Keluli pengkarbonan

Keluli aloi berkarbon rendah — 8620, 16MnCr5, 20MnCr5, 20CrMnTi — dimesin lembut, dikarbonkan, kemudian dilindap kejut. Hasilnya: kes kira-kira 58–62 HRC di atas teras mungkin 30–45 HRC.

• Kekuatan lesu sentuhan dan lenturan tertinggi antara pilihan biasa.
• Kedalaman kes berskala dengan saiz gigi: peraturan ibu jari yang digunakan secara meluas meletakkan kedalaman kes berkesan pada kira-kira 0.15–0.30 × modul — gear modul 3 hanya memerlukan beberapa persepuluh milimeter, gear modul 10 memerlukan lebih banyak secara berkadar.
• Kos: kitaran pengkarbonan panjang, herotan mesti diurus (selalunya pengisaran kemasan), dan gear yang sangat besar menjadi tidak praktikal untuk dikes secara seragam.

Keluli pengerasan tembus

42CrMo4 / 4140 dan keluli aloi karbon sederhana serupa dilindap kejut dan dibaja kepada ~28–36 HRC seragam, kemudian dipotong atau dimesin kemasan. Kekerasan permukaan — dan oleh itu rintangan lubang — lebih rendah, tetapi:

• Tiada had kedalaman kes; sesuai untuk gear modul besar, diameter besar (angin, kilang, bantuan marin).
• Gigi boleh dikeraskan secara aruhan selepas itu (kira-kira 50–55 HRC pada rusuk) untuk memulihkan ketahanan permukaan sambil mengekalkan teras terbaja.
• Keluli nitrida ialah laluan ketiga untuk beban sederhana: kes nipis sangat keras dengan hampir tiada herotan, pada kedalaman kes terhad.

Logik pemilihan

Situasi	Pilihan lazim
Modul kecil/sederhana, ketumpatan tork tinggi, tugas automotif dan kotak gear	Pengkarbonan: 8620, 16MnCr5, 20CrMnTi
Modul besar, beban kejutan, gear perindustrian sekali buat	42CrMo4 keras tembus, pilihan dikeraskan aruhan
Gear ketepatan di mana herotan tidak boleh dibetulkan	Keluli penitridaan
Beban rendah, kos rendah, gear boleh ganti	1045 atau keluli tuang, tidak dikeraskan atau dikeraskan ringan

Sempadan praktikal ialah saiz dan tegasan: apabila modul membesar dan kedalaman kes akan melebihi kira-kira satu milimeter, kos pengkarbonan dan herotan meningkat dengan curam, dan pengerasan tembus dengan rawatan permukaan biasanya menang.

Realiti rawatan haba dan kemasan

Pengkarbonan ialah proses kelompok yang diukur dalam jam hingga hari: gear dimesin dengan elaun pengisaran, dikes, dilindap kejut, dan dikisar kemasan atau diskiv keras untuk memulihkan ketepatan gigi — langkah kemasan itu mesti ada dalam pelan proses dan bajet toleransi dari awal. Gear keras tembus lebih ringkas: lindap kejut dan baja dahulu, kemudian potong gigi dalam kosong yang dikeraskan di tempat saiz membenarkan, dengan menerima kemasan rusuk yang diberikan oleh pemotongan keras, atau potong lembut dan keraskan aruhan dengan ketepatan yang agak longgar. Untuk kedua-dua laluan, jalur kebolehkerasan keluli (jalur H dalam standard pembelian) ialah apa yang menjamin kekerasan teras pada akar gigi; menentukan gred tanpa jalur kebolehkerasannya meninggalkan sifat gear paling penting kepada nasib.