【摘要】本文通過對(duì)鋼材零件中齒輪材料，針對(duì)性來對(duì)鋼鐵化學(xué)分析檢驗(yàn)的方法進(jìn)行探究與分析提出了一些見解。希望對(duì)類似的工程或項(xiàng)目帶來一些參考及借鑒

【關(guān)鍵詞】鋼鐵；齒輪材料；化學(xué)分析檢驗(yàn)

1、引言

齒輪，是現(xiàn)代化機(jī)械中應(yīng)用比較廣泛的零件，然而絕大多數(shù)的齒輪都會(huì)選擇鋼材為加工原材料，因?yàn)橹挥袖摬哪軌驖M足其對(duì)強(qiáng)度、硬度、韌性等各方面的要求。但現(xiàn)市場中，鋼材的品種的差異、會(huì)造成性能有極大的不同，若是使用與預(yù)想性能不相符的鋼材，就會(huì)損失很大甚至產(chǎn)品報(bào)廢，因此對(duì)鋼材的選擇也必須慎重。然而鋼材應(yīng)用廣泛、品種繁多，其中所包含的成分亦是錯(cuò)綜復(fù)雜，它主要成分是鐵和其他金屬物質(zhì)，鐵與其他金屬物質(zhì)的比例決定著鋼材的硬度、塑性和強(qiáng)度等性能。因此只有檢驗(yàn)到鋼鐵所包含的化學(xué)成分，才能更好的利用。

2、材料理化檢驗(yàn)

材料理化檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)材料的使用性能。而是施工常見的材料檢驗(yàn)包括焊材擴(kuò)散氫檢驗(yàn)，晶間腐蝕，力學(xué)性能和化學(xué)性能。

2.1焊材擴(kuò)散氫檢驗(yàn)

焊材擴(kuò)散氫檢驗(yàn)主要是檢測焊接材料中的氫元素含量。主要的辦法有甘油置換法，氣相色譜法以及水銀置換法。

2.2晶間腐蝕

不銹鋼材料腐蝕破壞的主要形式便是晶間腐蝕，晶間腐蝕需要加工試塊，試塊表面需要達(dá)到拋光要求。試驗(yàn)主要用以百分之十的草酸作為依據(jù)再進(jìn)行長時(shí)間熱酸試驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長，試驗(yàn)成本也比檢驗(yàn)成本高一些。

2.3力學(xué)性能

力學(xué)性能主要檢測強(qiáng)度，韌度，塑性和硬度，通過萬能拉力機(jī)檢測強(qiáng)度，常溫條件下材料的受載抵抗塑性變形和防止破壞的能力是不同的，不同材料在不同的溫度下強(qiáng)度亦不同。

2.4化學(xué)性能

材料的化學(xué)分析主要是檢測碳，錳，硅，磷，硫等五大元素的分析，接下來是對(duì)于其他元素根據(jù)不同的檢驗(yàn)而確定?；瘜W(xué)分析可以定量分析出所測材料的成分含量，但是精確度僅限于大概一個(gè)范疇值。

3、齒輪材料及選擇原則概述

3.1常用的齒輪材料

對(duì)于常用的齒輪材料，最適合用來制造齒輪的材料是鋼，鋼的韌性好，耐沖擊，還可以通過熱處理或者化學(xué)處理的辦法改善其力學(xué)性能以及提升齒面硬度，因此除了尺寸過大或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜只適合鑄造之外，一般制造齒輪是用含碳量在百分之零點(diǎn)一五到百分之零點(diǎn)六的碳鋼或合金鋼。由于合金鋼可根據(jù)金屬的成分以及性能，來提高材料的韌性，耐磨， 耐沖擊和抗膠合的性能，也可以通過熱處理或者化學(xué)熱處理的辦法來提高其齒面的硬度。比如航空用齒輪便是需要這種能夠承受高速，重載而且尺寸小質(zhì)量小的優(yōu)良合金鋼。對(duì)于尺寸較大一點(diǎn)的齒輪，便需要鍛鋼。鍛鋼的耐磨性以及強(qiáng)度均較好，但必要時(shí)也需調(diào)質(zhì)。鑄鐵由于性質(zhì)較為脆，抗沖擊和耐磨性均較差，但是抗膠合抗點(diǎn)蝕的能力好，因此適合用于速度較低功率不大而工作平穩(wěn)的位置。對(duì)于高速輕載以及精度要求不高的齒輪傳動(dòng)會(huì)用非金屬材料制作小齒輪，以降低噪聲。

3.2齒輪的選擇原則

齒輪材料樣式繁多，但是在選擇時(shí)也必須考慮一定的因素在內(nèi)，首先要滿足工作條件的要求，如用于家用辦公類的機(jī)械功率小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小常選用工程塑膠作為齒輪材料；而用于飛行器械上的齒輪則要求質(zhì)量足夠小，可靠性高以及傳遞功率較高，因此必須選用機(jī)械性高的合金鋼。其次需要考慮齒輪尺寸的大小，成型方法以及制作工藝，因?yàn)椴煌某叽纾蠖紝?duì)應(yīng)不同程度的齒輪。比如大齒輪一般選用鑄鋼或鑄鐵來鑄造毛胚，中等或中等以下的齒輪用鍛鋼制造毛胚，而尺寸又小要求也不高時(shí)，可用圓鋼來制造毛胚。

3、鋼鐵化學(xué)分析檢驗(yàn)方法

3.1火花法

此方法是將實(shí)驗(yàn)樣本直接放在砂輪機(jī)上磨削，根據(jù)磨削時(shí)火花的形狀顏色亮度以及大小

進(jìn)行定性判斷，此方法不但設(shè)備簡單，高效率，而且使用起來十分方便。但是火花法也有著其無法避免的缺點(diǎn)準(zhǔn)確率差受人為因素影響大，只能大致判斷元素分類，不能準(zhǔn)確分析出化學(xué)成分含量。在現(xiàn)今市場中，因?yàn)榭蛻魧?duì)成品的要求逐漸升高，生廠家也變得越來越嚴(yán)格，更精準(zhǔn)、更便利的檢驗(yàn)方法已經(jīng)出現(xiàn)，火花法已經(jīng)逐漸被淘汰。

3.2化學(xué)分析法

化學(xué)分析法，是以物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，也就是運(yùn)用化學(xué)方法原理，來將鋼鐵種特定的元素進(jìn)行溶解，根據(jù)其物理或化學(xué)性質(zhì)，使用相應(yīng)辦法進(jìn)行化學(xué)分析的檢測。方法分別有測量組成部分的定性分析，確定每個(gè)組合成分的確切含量的定量分析，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)生成物的質(zhì)量求被測成分的重量分析，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的體積或氣體與吸收劑反應(yīng)生成的物質(zhì)的質(zhì)量，測出被測成分含量的氣體分析，以及根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積和濃度求出被測成分的組成的滴定分析。然而，化學(xué)分析法雖然分析準(zhǔn)確，范圍廣，但需勞動(dòng)力大，分析檢測時(shí)間長，操作繁瑣，對(duì)分析人員要求較高，工作人員需要有一定的專業(yè)化的化學(xué)分析基礎(chǔ)并且有足夠的能力完成檢測與分析鋼材。然而，廠家進(jìn)行齒輪生產(chǎn)，需要大量的齒輪的鋼材原材料。首先需要培訓(xùn)出一批化學(xué)專業(yè)的工作人員；其次還要消耗大量的人力物力財(cái)力；最后，廠家生產(chǎn)產(chǎn)品是為了直接或間接獲得經(jīng)濟(jì)利益，但是使用化學(xué)分析法，已經(jīng)無法滿足廠家高生產(chǎn)率的要求不利于公司的經(jīng)營與運(yùn)轉(zhuǎn)。但化學(xué)分析法作為一種高標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)方法，也可以作為檢驗(yàn)方法的權(quán)威，對(duì)比各種檢驗(yàn)方法的缺陷處，在鋼材化學(xué)分析檢驗(yàn)的眾多方法之中擔(dān)任仲裁者的身份，也可以在其他辦法不能檢驗(yàn)或判斷時(shí)使用。

4、儀器分析法

4.1光分析法

光分析法可分為非光譜法和光譜法兩類。非光譜是指不以光的波長為特征，僅僅通過測量電磁輻射的變化的方法來測定物質(zhì)含量，常用的方法有干涉法，折射法，電子衍射法。而光譜法是現(xiàn)在檢驗(yàn)鋼材成分的較為先進(jìn)方法之一。光譜法可分為發(fā)射光譜分析法，x射線熒光光譜分析法，以及激光顯微譜分析法。其中最為主要的便是發(fā)射光譜分析法，與落后的火花法和鮮明的優(yōu)缺點(diǎn)的化學(xué)分析法均不同，發(fā)射光譜分析法是目前使用最為廣泛鋼材化學(xué)成分檢驗(yàn)法，它操作方便，檢驗(yàn)效率高，因此受到大部分廠家的歡迎，但設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)環(huán)境和所需要的操作技術(shù)水平要求高。它分析物質(zhì)的化學(xué)元素組成是根據(jù)試樣物質(zhì)中不同原子的能級(jí)遷使產(chǎn)生的不同廣譜。發(fā)射光譜分析法是使用電火花或者電弧所產(chǎn)生的高溫給以外界的力量，使得材料中的各種元素蒸發(fā)從原本的固態(tài)原子轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)原子，并把氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)到高能態(tài)，然而處于高能態(tài)的電子十分不穩(wěn)定，，會(huì)躍遷到基態(tài)或者低能態(tài)，在這個(gè)過程中便產(chǎn)生輻射，也就是各種元素受激發(fā)而發(fā)出的特征波長，采用光柵分光后，可以形成按照波長排列的“光譜”。而此辦法便是從識(shí)別出這些元素出發(fā)，鑒定各種元素是否存在以及通過元素特征光譜線的強(qiáng)弱，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最后計(jì)算出各種元素的百分含量。

4.2電分析化學(xué)方法

此方法是以電訊號(hào)為計(jì)量關(guān)系的一種辦法，通過電導(dǎo)，電位，電解，庫倫以及伏安等辦法分析出物質(zhì)的成分含量。

5、結(jié)束語

齒輪材料，是當(dāng)代各種機(jī)械生產(chǎn)中需求較大的鋼鐵原料零件。齒輪質(zhì)量的好壞和材料的理化檢驗(yàn)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)領(lǐng)域均有著直接的影響。良好的齒輪材料質(zhì)量基礎(chǔ)，是保證生產(chǎn)合格產(chǎn)品的前提和保證。因此，基于齒輪材料進(jìn)行鋼鐵化學(xué)分析檢驗(yàn)，更為重要的，也是必要的。當(dāng)然各種分析檢驗(yàn)方法均有利有弊，需要我們根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析與思考，選擇最適合的一種。

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