原标题：钢材的热处理知识，齿轮加工工艺及热处理
文/大山
一般零件生产的工艺路线：毛坯生产 —预备热处理 —机械加工 —最终热处理 —机械精加工。在零件加工中一般要经历两次热处理，即预备热处理和最终热处理。
预备热处理 : 预备热处理 : 退火（炉冷） ; 正火（空冷），以得到珠光体类组织;
其目的是调整硬度，便于切削加工；改善组织（均匀组织、均匀成分、消除网状碳化物等）；细化晶粒，为最终热处理做组织准备
最终热处理 :淬火 ：以得到M组织，提高强度硬度; 回火：低温回火，得到M′，消除应力，保留高硬度；中温回火，得到T′，高弹性极限；高温回火，得到S′，良好综合力学性能
退火、正火、淬火的区别与联系：
加热保温的目的均为A化，具体温度看成分和是否完全A化。
亚共析钢均为完全A化，Ac3+30~50℃。
过共析钢，正火为完全A化， Accm+30~50℃。
退火淬火为不完全A化， Ac1+30~50℃。
冷却阶段：退火炉冷，得到珠光体；正火空冷，得到细珠光体（S）；淬火快冷（水、油），得到M类组织。
表面和心部要求不同（表硬里韧）零件的热处理
中碳钢：调质→表面淬火→低温回火（表面50～55HRC，心部265～280HBS）；
低碳钢：渗碳→淬火→低温回火（表面56～62HRC，心部156～179HBS ）；
38CrMoAl：调质→氮化（表面>700HV，心部26～33HRC，高精度）
下面我们以齿轮热处理为例讲解：
齿轮工作条件－用于传递动力、改变方向或速度的重要零件，受力情况复杂。
常见失效形式—齿轮接触面磨损或齿面塑性变形（表面硬度不足）；齿轮面剥落（疲劳损坏、点蚀）；
断齿（韧性低或强度低或超载）。
齿轮的技术要求—齿面高的硬度、接触疲劳、耐磨损性能；齿轮根部及齿轮具有高的强度和韧性。
齿轮用钢——低、中碳钢。
齿轮热处理工艺
1、渗碳齿轮：材料：20CrMnTi、 20Cr、 30CrMnTiA等。服役场合：高速重载（汽车齿轮）
工艺：
1)正火：目的为细化晶粒；调整硬度，便于切削加工，加热至Ac3+30～50℃,空冷,得到细珠光体+(少量铁素体)。
2）渗碳：提高表面含碳量，920～930℃保温3～9h。
3)渗碳后淬火：获得马氏体，提高表面硬度，直接淬火或一次淬火。理想组织：表面：隐针M+Ar （少量） +碳化物，心部:低碳M+F（少量）。
4)回火：消除淬火应力，低温200℃，M→M回
渗碳齿轮热处理后应达到如下要求：
1）表面层硬度HRC58～63，心部HRC31～45
2）表面和心部应具有细晶粒组织
3）表面的金相组织应是细针状或隐晶马氏体组织，沿晶界
不允许有网状碳化物，仅允许少量粒状碳化物和残余奥氏体
4）表面和心部之间应有足够过渡层
5）热处理后心部组织：
合金钢，低碳马氏体或低碳马氏体＋铁素体；
碳钢，珠光体＋铁素体
6）脱碳和变形尽量减至最少程度
7）心部除要求高韧性，还必须有高强度。
20 CrMnTi 钢制造齿轮的 热处理工艺曲线
2、中载齿轮（中碳钢）热处理（表面淬火）
适用于35～55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn等材料齿轮。
1)正火(或完全退火）：细化晶粒，调整硬度，加热至Ac3+30～50℃,空冷,细珠光体+(少量铁素体)。
2)调质热处理：使心部具有良好强韧性，加热至Ac3+30～50℃后淬火+500～600℃高温回火,回火索氏体。
3)表面感应淬火(表面火焰淬火)：提高表面硬度，表面加热至Ac3+30～50℃，心部没有加热。淬火后表面获得马氏体,过渡层马氏体+S回＋残余奥氏体, 心部回火索氏体
(4)低温回火：消除淬火应力，低温200℃，M→M回
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