1、齒輪齒圈常用材料

由于工況低速重載的特殊性，回轉窯、冷卻機上齒輪，對精度要求不高，接觸應力較大，運轉環境較差。常用材料有碳鋼和低合金鋼兩類。碳鋼代表性的有45、ZG310-570、ZG340-640等。低合金鋼代表性的有35SiMn、35CrMo、40Cr、ZG42GrMo等。參見《HGT20566-2011 化工回轉窯設計規定》。

2、兩類材料性能的對比

2.1 化學成分的差別

在工程應用過程中，對材料的性能提出更高的要求，低合金鋼在普通碳鋼的基礎上添加少量Si、Mn、Cr、Mo等合金元素，通過鋼固溶強化、并提高鋼的淬透性與馬氏體的回火穩定性，細化晶粒等手段，進一步提高鋼的屈服強度、抗拉強度，硬度等指標。

2.2 機械性能的差別

通過添加合金元素，配合調質、表面淬火等熱處理工藝，低合金鋼的抗拉強度、屈服強度、表面硬度相比普通碳鋼材料，均可得到較大提升。根據使用經驗，窯、冷卻機設備所用齒輪、齒圈損壞形式主要表現為磨損，表面硬度的提升能有效減少磨損的發生。抗拉強度的提升能相對減少峰值負載過高造成的斷齒事故發生的概率。另外普通碳鋼的屈強比（材料屈服強度與抗拉強度之比）為0.6以下，低合金鋼的屈強比一般在0.65--0.75之間。一般來說屈強比低的材料可靠性高，當應力超過屈服強度時，發生塑性硬化會提高強度，不至于馬上發生斷裂，缺口敏感性要低，裂紋擴展慢，對疲勞強度影響小。低合金鋼添加合金元素，因為溫度范圍和操作時間區間比較窄，在冶煉過程和熱處理操作過程要求很嚴格。如果熱處理工藝不規范或者冶煉過程中存在雜質， 對缺口敏感性影響較大，反而會削弱疲勞強度。

2.3 經濟成本的差別

碳鋼齒輪由于淬透性比較差，齒輪尺寸比較大時，正火和調質的效果相似，而正火成本低，所以一般不要求調質。低合金鋼要調質才能達到性能提升，再加上添加合金元素及冶煉工藝區別的因素，材料成本低合金鋼要高于普通碳鋼。普通碳鋼以ZG310-570為例，市場價約3000元/噸左右。低合金鋼材以35CrMo為例，市場價約6000元/噸。鋼材設備制造廠家也是直接外購，一般低合金鋼材交貨狀態就是調質好的，由于窯、冷卻機齒輪齒圈尺寸都比較大，通過金相組織檢查并不能發現內部缺陷，再加上兩種材料之間的價格差，有可能存在以次充好的風險。

3、材料的選擇

當然選擇哪類材料，要結合具體使用條件，有針對性的選擇。綜合以上因素對比，合適的材料用到合適的場合是為好的選擇。