齿轮加工中的热处理工艺是提升齿轮性能（如硬度、耐磨性、强度等）的关键环节，不同工艺适用于不同材料和使用需求。以下是
东莞齿轮加工中常见的热处理工艺及其特点、应用场景：
一、整体热处理工艺
1. 退火
工艺原理：将齿轮加热到一定温度，保温后缓慢冷却（随炉冷却）。
主要作用：
消除毛坯锻造或切削加工产生的内应力，防止变形。
细化晶粒，改善组织，降低硬度，便于后续切削加工。
应用场景：常用于低碳钢、中碳钢齿轮毛坯的预备热处理。
2. 正火
工艺原理：加热至奥氏体化温度，保温后空冷（冷却速度比退火快）。
主要作用：
细化晶粒，均匀组织，改善切削加工性能。
对于低碳钢，可提高硬度；对于过共析钢，可消除网状碳化物。
应用场景：中碳钢齿轮的预备热处理，或对性能要求不高的齿轮最终热处理。
3. 淬火 + 回火
淬火：加热至奥氏体化温度，快速冷却（如水冷、油冷），使齿轮获得高硬度马氏体组织。
回火：淬火后低温（150-250℃）、中温（350-500℃）或高温（500-650℃）回火，消除内应力，调整性能。
低温回火：保持高硬度（58-62HRC），适用于耐磨齿轮（如机床齿轮）。
中温回火：获得良好的强韧性（35-45HRC），适用于承受冲击的齿轮（如汽车变速箱齿轮）。
高温回火（调质）：综合力学性能优良（25-35HRC），适用于中碳钢重要齿轮。
应用场景：中碳钢、中碳合金钢齿轮的最终热处理，如 45 钢、40Cr 齿轮。
二、表面热处理工艺
1. 表面淬火
工艺原理：利用感应加热或火焰加热齿轮表面，快速淬火使表层获得高硬度，心部保持韧性。
主要类型：
感应淬火：通过电磁感应加热，加热速度快，淬火层深度可控（0.5-10mm）。
火焰淬火：用氧乙炔火焰加热，成本低，但淬火层均匀性较差。
应用场景：中碳钢齿轮（如 45 钢）的表面强化，适用于承受弯曲、接触疲劳的齿轮（如机床齿轮、汽车齿轮）。
2. 渗碳淬火
工艺原理：将低碳钢齿轮置于渗碳介质中加热（900-950℃），使碳原子渗入表层，再淬火 + 低温回火。
性能特点：表层高硬度（58-64HRC）、耐磨，心部保持低碳钢的韧性。
应用场景：承受强烈冲击和磨损的齿轮，如汽车变速箱齿轮、工程机械齿轮（材料：20Cr、20CrMnTi）。
3. 渗氮（氮化）
工艺原理：在氨气中加热（500-570℃），使氮原子渗入表层，形成硬脆的氮化物层。
性能特点：
表层硬度极高（≥850HV），耐磨性、耐腐蚀性优异。
加热温度低，变形小，无需淬火。
应用场景：高精度、高耐磨齿轮（如精密机床齿轮、高速传动齿轮），材料多为 38CrMoAl。
4. 碳氮共渗（氰化）
工艺原理：同时渗入碳和氮，加热温度（820-860℃）低于渗碳，淬火后表层硬度更高。
性能特点：兼具渗碳的耐磨性和渗氮的耐腐蚀性，淬火变形小。
应用场景：中小型齿轮、薄片齿轮，如摩托车齿轮、仪表齿轮。
三、化学热处理工艺（其他类型）
1. 渗硼
工艺原理：将齿轮置于含硼介质中加热，形成硼化物层（FeB、Fe₂B）。
性能特点：硬度极高（1300-1800HV），耐磨性超过渗氮，但脆性较大。
应用场景：低速、重载且要求高耐磨的齿轮，如矿山机械齿轮。
2. 渗硫
工艺原理：在低温（150-200℃）下渗入硫，形成硫化物层，降低摩擦系数。
性能特点：减摩、抗咬合，常用于需要自润滑的齿轮。
应用场景：滑动齿轮、含油轴承齿轮。
四、热处理工艺选择要点
材料匹配：
低碳钢（如 20 钢）：常用渗碳淬火。
中碳钢（如 45 钢）：常用调质 + 表面淬火。
合金钢（如 20CrMnTi）：渗碳淬火；38CrMoAl：渗氮。
载荷与工况：
轻载、低速：正火或调质。
重载、耐磨：渗碳淬火或渗氮。
冲击载荷：淬火 + 中温回火（强韧性优先）。
精度要求：高精度齿轮（如精密仪器齿轮）优先选择变形小的工艺（如渗氮）。
五、热处理后的齿轮质量控制
硬度检测：洛氏硬度（HRC）、维氏硬度（HV）检测表层和心部硬度。
金相组织分析：观察马氏体、碳化物、残余奥氏体等组织是否合格。
变形量检测：齿轮的齿形、齿向误差需符合精度标准。
