机械齿轮加工对材料的选择要求十分严格，需综合考虑齿轮的工作条件、性能需求、加工工艺性以及经济性等多方面因素，以下是详细介绍：
一、根据工作条件选择材料
载荷与应力：
重载或高冲击载荷：齿轮需承受较大的力或冲击，应选择高强度材料，如合金钢（20CrMnTi、40CrNiMo等）。这些材料具有较高的屈服强度和抗拉强度，能防止齿轮在重载下发生塑性变形或断裂。
轻载或低应力：对于承受较小载荷的齿轮，可选择强度稍低但成本更低的材料，如碳素钢（45钢等）。
速度与摩擦：
高速运转：齿轮在高速下运转，会产生大量热量和摩擦，需选择耐磨性好、热稳定性高的材料，如渗碳钢（20Cr等）。这些材料经过渗碳处理后，表面硬度高，耐磨性强，同时心部保持较好的韧性。
低速运转：对于低速运转的齿轮，耐磨性要求可适当降低，但需确保材料具有足够的强度和硬度。
温度与环境：
高温环境：在高温下工作的齿轮，需选择耐热性好的材料，如耐热钢或高温合金。这些材料能在高温下保持稳定的力学性能和化学性能。
腐蚀环境：对于在腐蚀性介质中工作的齿轮，应选择耐腐蚀性好的材料，如不锈钢（1Cr18Ni9Ti等）或进行表面防腐处理。
二、根据性能需求选择材料
接触疲劳强度：
齿轮在啮合过程中，齿面会承受交变接触应力，易产生接触疲劳破坏（如点蚀）。因此，需选择接触疲劳强度高的材料，如合金渗碳钢。这些材料经过渗碳淬火处理后，表面形成高硬度的马氏体层，能有效抵抗接触疲劳破坏。
弯曲疲劳强度：
齿轮在受力时，齿根会承受较大的弯曲应力，易产生弯曲疲劳破坏（如断齿）。因此，需选择弯曲疲劳强度高的材料，如中碳钢或中碳合金钢。这些材料具有较好的综合力学性能，能满足齿轮对弯曲疲劳强度的要求。
耐磨性：
齿轮在运转过程中，齿面会相互摩擦，产生磨损。因此，需选择耐磨性好的材料，如渗碳钢或氮化钢。这些材料经过表面硬化处理（如渗碳、氮化）后，表面硬度高，耐磨性强。
三、考虑加工工艺性
可锻性：
对于需要锻造的齿轮毛坯，应选择可锻性好的材料，如碳素钢或低合金钢。这些材料在锻造过程中易于成形，且锻后性能良好。
可切削性：
在齿轮加工过程中，需进行切削加工（如车削、铣削、磨削等）。因此，应选择可切削性好的材料，如易切削钢。这些材料在切削过程中切削力小，刀具磨损慢，加工效率高。
热处理工艺性：
齿轮材料通常需进行热处理（如淬火、回火、渗碳、氮化等）以提高其力学性能和耐磨性。因此，应选择热处理工艺性好的材料，如合金钢。这些材料在热处理过程中不易开裂、变形，且能获得理想的组织结构和性能。
四、考虑经济性
材料成本：
在满足齿轮性能要求的前提下，应尽量选择成本低的材料。例如，对于一般用途的齿轮，可选择碳素钢而非合金钢；对于非关键部位的齿轮，可选择铸铁而非钢。
加工成本：
不同材料的加工难度和加工成本不同。例如，易切削钢的加工成本低于普通碳素钢；渗碳钢的加工成本（包括热处理成本）高于普通碳素钢但低于不锈钢。因此，在选择材料时，需综合考虑材料成本和加工成本。
使用寿命与维护成本：
选择高性能材料虽然初期成本较高，但能延长齿轮的使用寿命，减少维护成本。因此，在长期使用或关键部位中，应优先考虑高性能材料。
