东莞齿轮的材料选择直接影响其承载能力、耐磨性、寿命及制造成本，需结合工作条件（载荷、转速、环境）、失效风险（磨损、断裂、点蚀等）及工艺可行性综合判断，核心考虑因素如下：
一、工作载荷与应力特性
载荷大小与类型
重载齿轮（如轧钢机、风电齿轮箱）：需承受高扭矩（可达数万 N・m），材料需高强度（抗拉强度≥800MPa）、高韧性，避免轮齿折断，优先选合金结构钢（如 20CrMnTi、42CrMo），经渗碳淬火或调质处理，表面硬度 58-62HRC（耐磨），心部硬度 30-45HRC（抗冲击）。
轻载齿轮（如玩具、小型电机）：载荷小（扭矩＜100N・m），可选低碳钢（如 Q235）、铸铁（HT250）或工程塑料（尼龙 66），无需复杂热处理，降低成本。
应力形式
东莞齿轮主要承受接触应力（齿面啮合处，易导致点蚀）和弯曲应力（齿根处，易导致折断）。
对抗点蚀：需提高齿面硬度（如表面淬火至 50HRC 以上），材料选淬透性好的钢（如 40Cr）；
对抗弯曲断裂：需材料整体强度高、韧性好（如调质钢 45 钢，硬度 220-250HBW）。
二、工作转速与润滑条件
转速高低
高速齿轮（如汽车变速箱、机床主轴，转速＞3000r/min）：啮合冲击小但齿面摩擦热大，需材料耐磨性好、导热性佳，避免齿面胶合。优先选低碳合金渗碳钢（如 20Cr），渗碳淬火后表面硬度 58-62HRC（耐磨），且需精细磨削降低表面粗糙度（Ra≤0.8μm），减少摩擦发热。
低速齿轮（如矿山机械、起重机，转速＜500r/min）：冲击载荷大，对韧性要求高，可选中碳铸钢（如 ZG35SiMn）或球墨铸铁（QT600-3），通过调质处理兼顾强度和韧性。
润滑状态
充分润滑（油膜完整）：齿面磨损轻，可侧重材料强度（如 42CrMo）；
边界润滑或干摩擦（如食品机械避免润滑油污染）：需材料自润滑性好，可选含油轴承钢（如 SSAB DF-2）或塑料（如聚四氟乙烯填充尼龙），减少无润滑下的磨损。
三、环境因素
温度环境
高温环境（如发动机附近齿轮，温度＞150℃）：需材料耐热性好，避免硬度下降，可选耐热钢（如 25Cr2MoV）或高温合金（如 GH4169），其高温强度（500℃时抗拉强度≥800MPa）和抗氧化性优异。
低温环境（如冷藏设备，温度＜-20℃）：需材料低温韧性好（无低温脆性），选低温钢（如 16MnDR），确保 - 40℃时冲击功（Ak）≥27J。
腐蚀环境
潮湿、酸碱环境（如化工设备齿轮）：需材料耐腐蚀性好，可选不锈钢（如 304、316）、铜合金（如锡青铜 ZCuSn10P1）或工程塑料（如聚醚醚酮 PEEK），避免锈蚀导致齿面失效。
粉尘 / 杂质环境
矿山、工程机械等多粉尘环境：齿轮易因磨粒磨损失效，需材料表面硬度高（如 60HRC 以上），选渗碳淬火钢并增加表面镀层（如镀铬），提高耐磨性。
四、失效形式预判
根据齿轮可能的失效模式选择材料，针对性强化性能：
齿面点蚀：优先提高齿面硬度（渗碳、氮化处理），材料选高淬透性钢（如 20CrNiMo）；
轮齿折断：优先保证材料整体强度和韧性（调质处理），选中碳钢（如 45 钢）或合金结构钢；
齿面胶合：选摩擦系数低、导热性好的材料（如渗碳淬火钢 + 精细磨削）；
磨损：选高硬度材料（如淬火钢）或自润滑材料（如塑料、粉末冶金含油材料）。
五、工艺性与成本
制造工艺适配性
锻造齿轮（适合高强度、复杂齿形）：材料需塑性好（延伸率≥15%），如 20CrMnTi（易锻造，锻后变形小）；
铸造齿轮（适合大尺寸、低精度）：材料需流动性好，如灰铸铁 HT300（铸造性能优异，成本低）；
切削加工（如铣齿、滚齿）：材料硬度不宜过高（≤300HBW），否则刀具磨损快，如未淬火的 45 钢（200HBW 左右，易切削）；
热处理工艺：渗碳处理需低碳钢（碳含量 0.15%-0.25%），淬火需中碳钢（0.35%-0.55%），氮化处理需含 Cr、Al、Mo 的钢（如 38CrMoAl）。
成本控制
大批量生产（如汽车齿轮）：选性价比高的合金结构钢（如 20CrMnTi），成熟工艺降低单位成本；
小批量或大型齿轮（如轧机齿轮）：可选铸铁（成本仅为钢的 1/3）或焊接结构（钢板焊接 + 局部淬火），降低材料消耗；
特殊场景（如精密仪器）：允许使用高价材料（如钛合金），优先保证性能。
