变速箱齿轮为汽车、拖拉机等发动机的重要部件，用于改变发动机曲轴和传动轴的速度比。故齿面在较高的载荷（冲击载荷和交变载荷等）下工作，因此磨损快。在工作过程中，通过齿面的接触传递动力，两齿面在相对运动过程中，既有滚动也有滑动，存在较大的压应力和摩擦力，经常换挡使齿端部受到冲击。要求变速箱齿轮具有高的抗弯强度、接触疲劳强度和良好的耐磨性，心部有足够的强度和冲击韧性。

(1)材料的选择

根据该齿轮的工作特点，结合其使用要求，应选用低合金渗碳钢，一是含有较多的合金元素，确保了渗碳后淬透性，减少齿轮的变形量，二是齿轮基体的强度和韧性得到了保障，能够满足齿轮的工作需要。一般采用20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4WA等渗碳钢，它们可以制作大型齿轮。

根据变速箱齿轮的服役条件，采用20CrMnTi低合金渗碳钢是适宜的，该钢的淬透性和心部强度较高。含碳量低故可使齿轮心部具有良好的韧性；合金元素铬和锰的存在提高了淬透性，心部得到低碳马氏体组织，增强了钢的强度；而铬元素还有促进渗碳、提高渗碳速度的作用；锰具有减弱渗碳时表面含碳量过高的作用；而钛阻止晶粒的长大，提高钢的强度和韧性。

(2)齿轮的热处理

机械加工工艺流程为：下料→毛坯成型→预备热处理（正火）→切削加工→渗碳→最终热处理→喷丸（砂）→精加工。

齿轮的热处理技术要求为：齿面硬度58～62(HRC)；心部硬度33～48(HRC)；变形量不大于0.25mm；金相组织的表层为回火马氏体+均匀分布的细粒状碳化物+少量残余奥氏体，金相组织的心部为低碳马氏体+少量铁素体。

①毛坯的预备热处理 20CrMnTi钢变速箱齿轮在加工时，要求有高的光洁度，良好的切削加工性，使插齿的切屑呈卷曲带状，减轻机床负荷也延长刀具的寿命。因此进行正火处理后，硬度应在179～217(HB)之间，得到均匀分布的片状珠光体+铁索体，确保了上述要求。其正火工艺温度为950～970℃，透烧后空冷或吹风、喷雾冷却，若硬度低可采取先水冷后空冷的措施。

②齿轮的渗碳 考虑到渗碳速度和渗碳过程中的变形问题，一般渗碳温度选择在920～940℃之间，渗碳保温时间取决于要求的渗碳层深度，其实际深度为要求的渗碳层深度外加齿轮的单边磨量的两倍，故在实际作业过程中应合理选择渗碳时间。

③变速箱齿轮的最终热处理 热处理后齿轮获得高硬度、高强度的表面层和良好韧性的心部。根据变速箱齿轮性能要求和材料的特点，该齿轮可在渗碳后待炉温降到850～860℃出炉直接淬火。

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