齒輪工件材料為20CrMnTiH鋼。熱處理工藝為930℃滲碳，爐冷至830-840℃油淬，滲碳層深度1.2-1.6mm。使用中發(fā)現(xiàn)，齒輪淬火后在花鍵根部出現(xiàn)裂紋，裂紋深度約20mm。

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，齒輪淬透性過高，滲碳淬火后完全淬透，心部組織為馬氏體+貝氏體，其比體積較大，工件表面呈拉應(yīng)力狀態(tài)；由于滲碳加熱溫度較高，滲層組織為粗大馬氏體和40%（體積分?jǐn)?shù)）左右殘留奧氏體。

分析認(rèn)為，工件碳含量在1.10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上時(shí)，溫度升高晶粒長大很快。該齒輪表層碳含量為1.2%-1.4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右，當(dāng)滲碳溫度較高時(shí)，奧氏體晶粒長大，從而使馬氏體針粗大，齒輪性能變脆。同時(shí)，由于齒輪完全淬透，奧氏體轉(zhuǎn)變形成馬氏體時(shí)，體積膨脹，工件表面受拉應(yīng)力，齒面殘留奧氏體含量高，故壓應(yīng)力較小，因而齒輪最終形成表面拉應(yīng)力狀態(tài)。在淬火時(shí)，工件產(chǎn)生熱應(yīng)力，組織應(yīng)力和熱應(yīng)力綜合作用使齒輪在花鍵軸根部處引發(fā)應(yīng)力集中，其拉應(yīng)力大于工件斷裂強(qiáng)度時(shí)，齒輪形成淬火裂紋，并在交變應(yīng)力作用下裂紋擴(kuò)展使齒輪斷裂。

齒輪淬透性偏高并且馬氏體粗大是產(chǎn)生工件裂紋失效的主因，因而選擇淬透性合適的鋼材和調(diào)整改進(jìn)熱處理工藝是主要手段。調(diào)整的熱處理工藝采用中頻感應(yīng)退火設(shè)備進(jìn)行，以使工件得到合適的細(xì)針或隱針馬氏體組織，工件強(qiáng)韌性增強(qiáng)，可防止工件出現(xiàn)裂紋和斷裂缺陷。

采用中頻感應(yīng)退火設(shè)備進(jìn)行熱處理后，齒輪的裂紋現(xiàn)象消失，工件合格率達(dá)95%以上，滿足了技術(shù)要求和生產(chǎn)要求。更好的是，此熱處理工藝適合大批量大規(guī)模生產(chǎn)，可以較大提高工人的生產(chǎn)效率。