随着汽车装备制造业的迅速发展，齿轮零部件的质量要求日益严格。渗碳试棒作为齿轮内在质量控制的关键环节，通过正火预备热处理，为后续的渗碳淬火工艺奠定坚实基础。在实际生产过程中，渗碳试棒易出现硬度不足、过热、混晶等质量问题。我们需要改变单纯依赖最终检验的被动质量保障方式，实行预防为主，预防和检验相结合的主动控制质量保证模式，重视并控制质量形成过程中的每一个细节，特别是在热处理阶段消灭潜在缺陷。
在我公司，最常用的材料是8620RH，其次是20CrMnTiH、20CrNi3H、1E0778、8627RH、17CrNiMo6等。本次试验主要关注使用量最大的8620RH材质渗碳试棒，采用先进的等温正火预先热处理工艺，研究加热温度、等温温度、吹风时间、风速等参数对该材质的影响，以满足公司严格的质量要求。
试验材料及设备介绍
本次试验采用的试棒材料为SEA8620RH，相当于国标中的20CrNiMoH，二者在微量元素含量上略有差异。我们采购的是抚顺特殊钢生产的16mm圆钢坯料，作为低碳合金渗碳钢，具有良好的淬透性。我公司技术要求的8620RH与国标材料在化学成分上存在一定的对比（如表1所示），同时我们也关注其淬透性（如表2所示）。
表1：8620RH与20CrNiMoH材料化学成分对比（质量分数）（%）
为了满足热处理需求，我公司采用了小型的爱协林推杆式等温正火线作为试验设备。整个机构包括装料台、高温炉、速冷室、等温炉和翻料机构等，采用竖直排列的辐射管加热方式。其中，高温炉和等温炉均由多个分区组成，可根据材质和规格尺寸的不同调整工艺周期。设备的基本工艺路线包括装料、加热、风冷、保温、出料、强制冷却和翻料等步骤，且运行过程实现自动控制。
等温正火热处理原理及工艺试验
等温正火是一种将工件加热到奥氏体化的某一温度，保温一段时间后快速冷却至珠光体转变区的温度进行保温，从而获得平衡。对于合金渗碳钢（如汽车齿轮），锻造毛坯通常需要进行正火处理，以调整显微，消除不均匀缺陷和内应力，改善切削加工性能，并为渗碳淬火做好准备。
针对渗碳试棒材质，我们制定了三个试验方案（如表3所示），每次装载200件试棒，均匀散放在料盘中（如图1所示）。为了确保试验结果的准确性，我们针对每个方案抽取试件进行布氏硬度检验和金相检验。金相要求为均匀的铁素体加珠光体，无异常。
试验工艺参数包括高温加热温度、等温温度、风冷和保温时间等。通过调整这些参数，我们可以实现对产品质量的控制。经过试验和分析，我们得出结论：
1. 渗碳试棒毛坯采用等温正火处理，可以获得稳定的硬度和金相，便于后续的渗碳淬火工艺，既保证热处理质量又降低检测成本。
2. 通过调整吹风风速、吹风时间、加热温度、等温温度等工艺参数，可以实现产品的合格，提高正火一次性合格率，提升生产效率。
通过对渗碳试棒等温正火的研究和分析，我们掌握了控制产品质量的关键工艺参数，为生产高质量齿轮零部件提供了有力支持。本文节选自《锻造与冲压》杂志。
