Als Schlüsselkomponente industrieller Getriebesysteme wirkt sich die Materialauswahl eines Getriebes direkt auf dessen Tragfähigkeit, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Umweltanpassungsfähigkeit aus und bestimmt so die Gesamtstabilität und Lebensdauer der Maschine. Die wissenschaftliche und rationale Auswahl von Materialien und deren Ergänzung durch geeignete Verarbeitungstechniken unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen und Leistungsanforderungen ist die Grundvoraussetzung für die Herstellung hochwertiger Getriebe.
Zahnräder sind die tragenden Kernkomponenten eines Getriebes und erfordern sowohl eine hohe Oberflächenhärte als auch eine gute Kernzähigkeit. In der Industrie werden üblicherweise hochwertige legierte Baustähle wie 20CrMnTi, 20CrMo und 18CrNiMo7-6 verwendet. Nach dem Aufkohlen und Abschrecken können diese Materialien eine Oberflächenhärte von 58–62 HRC erreichen, was die Verschleißfestigkeit und Lochkorrosionsbeständigkeit deutlich verbessert, während der Kern eine ausreichende Zähigkeit behält, um Stoßbelastungen standzuhalten. Für Zahnräder mit großem -Modul und hoher Belastung werden häufig legierte Stähle mit Nickel und Chrom ausgewählt, um die Ermüdungsfestigkeit und Härtbarkeit zu verbessern und eine gleichmäßige Leistung in Bereichen mit dickem Querschnitt sicherzustellen. Legierter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird aufgrund seiner minimalen Verformung nach der Wärmebehandlung und seiner guten Verarbeitbarkeit häufig bei der Herstellung hochpräziser Zahnräder mit kleinen bis mittleren Modulen verwendet.
Das Getriebegehäuse als Skelett, das die internen Getriebekomponenten trägt und schützt, muss eine hohe Steifigkeit, gute Vibrationsdämpfung und gute Formbarkeit aufweisen. Grauguss HT250 und HT300 werden aufgrund ihrer hervorragenden Vibrationsabsorptionsleistung, Verschleißfestigkeit und Gusseignung häufig in Getriebegehäusen für allgemeine Betriebsbedingungen verwendet. Bei mittleren-hohen Temperaturen, hoher-Belastung oder Anwendungen, die eine höhere Festigkeit erfordern, können die Sphärogussteile QT400-15 und QT500-7 eine höhere Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit bieten. Für besondere Anforderungen an Leichtbau oder Korrosionsbeständigkeit können geschweißte Stahlkonstruktionen oder Gehäuse aus Aluminiumlegierungen gewählt werden, allerdings muss eine unzureichende Steifigkeit durch Verstärkungsrippen und Trennwände ausgeglichen werden und der Einfluss von Wärmeausdehnungsunterschieden auf die Eingriffsgenauigkeit muss berücksichtigt werden.
Wellenteile tragen hauptsächlich Drehmomente und Biegemomente und werden üblicherweise aus vergüteten Stählen wie 45er Stahl, 40Cr oder 42CrMo hergestellt. Nach dem Abschrecken und Anlassen erreicht das Material hervorragende umfassende mechanische Eigenschaften und gewährleistet Dimensionsstabilität und Ermüdungsbeständigkeit bei hoher Rotationsgeschwindigkeit und wechselnden Lastbedingungen. Bei Wellenkomponenten mit extrem hoher{6}Belastung oder hoher{7}}Drehzahl kann Oberflächenhärten oder Nitrieren eingesetzt werden, um die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit zu verbessern und gleichzeitig den Reibungsverlust zu reduzieren.
Ebenso entscheidend ist das Material von Hilfskomponenten wie Lagern und Befestigungselementen. Wälzlager verwenden häufig Wälzlagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wie GCr15, um eine hohe Verschleißfestigkeit und eine lange Ermüdungslebensdauer der Wälzkörper und Laufbahnen zu gewährleisten. Zur Herstellung von Verbindungselementen wie Bolzen und Stiften wird hochfester Baustahl verwendet, der zuverlässige Verbindungen und Beständigkeit gegen Lockerung bei Vibrationen und Stößen gewährleistet.
Unter besonderen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Umgebungen mit hohen{0}Temperaturen, starker Korrosion oder extrem niedrigen-Temperaturen, müssen auch die Temperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Materials berücksichtigt werden. Beispielsweise können bei Offshore-Plattformen oder chemischen Anlagen Getriebe oder Gehäuse mit Edelstahl verkleidet oder oberflächenbeschichtet sein; Bei Geräten, die in kalten Regionen betrieben werden, müssen legierte Stähle ausgewählt werden, deren Auswirkungen bei niedrigen Temperaturen nachgewiesen wurden, um das Risiko eines Sprödbruchs bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden.
Insgesamt erfordert die Auswahl der Getriebematerialien eine umfassende Berücksichtigung der Belastungseigenschaften, der Betriebstemperatur, der Umgebungsmedien und der Verarbeitungsanforderungen. Die Zahnräder bestehen aus aufgekohltem legiertem Stahl, um sowohl Härte als auch Zähigkeit zu erreichen. Das Getriebegehäuse sorgt je nach Betriebsbedingungen für ein ausgewogenes Verhältnis von Steifigkeit und Herstellbarkeit zwischen Gusseisen, Stahlguss und Leichtmetalllegierung. Die Wellen bestehen aus vergütetem Stahl, um die Gesamtfestigkeit zu gewährleisten, und die Lager und Befestigungselemente bestehen aus speziellen Materialien, um die Gesamtzuverlässigkeit zu gewährleisten. Die wissenschaftliche und vernünftige Materialabstimmung und der entsprechende Wärmebehandlungsprozess bilden die solide Grundlage dafür, dass das Reduziergetriebe eine hohe Leistung und eine lange Lebensdauer erreicht und außerdem eine kontinuierliche und stabile Übertragungsunterstützung für Geräte in verschiedenen Bereichen bietet.