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本文首先研究了普通正火、等温正火和锻造余热等温正火三种预先热处理工艺对22CrMoH和20MnCr5两种齿轮钢锻造毛坯组织和性能的影响规律,结果表明:22CrMoH钢和20MnCr5钢高温锻造直接空冷(或风冷)后极易获得贝氏体组织,而且晶粒粗大,硬度较高,切削加工性能较差,必须进行预先热处理;合金渗碳钢进行普通正火处理时,获得最佳显微组织和硬度的冷却速度范围较窄(6~9℃/min),生产中难以控制;采用等温正火、锻造余热等温正火两种等温正火工艺都可在一个比较宽的温度范围内(580~660℃)均可获得最佳的显微组织和硬度,生产中容易控制;锻造余热等温正火得到的无论是铁素体组织还是贝氏体组织,都比相同等温温度下等温正火的组织粗大。其次对锻造余热等温正火工艺参数进行了优化,指出:锻造毛坯实施锻造余热等温正火时,必须控制三个主要工艺参数,等温前的冷却速度、等温温度和等温时间,要根据齿轮的成分、零件尺寸合理选择这三个工艺参数。最后探讨了锻造余热等温正火对切削加工性能和后续热处理工艺性能的影响规律,结果表明:在粗大的奥氏体晶粒中形成的铁素体加珠光体平衡组织,在后序渗碳加热时可以重新获得细小均匀的奥氏体晶粒,硬度均在HB160-180之内,可以稳定可靠地获得正火要求的显微组织和硬度,使钢件具有良好的切削加工性能及稳定的渗碳淬火变形规律。生产实践表明,22CrMoH钢和20MnCr5钢零件实施锻造余热等温正火新工艺,能够节约大量能源,提高生产效率,具有显著的经济效益。每年可节约刀具消耗1/3,可使正火成本由普通正火的0.31元/千克下降到锻造余热等温正火0.18元/千克。哈尔滨变速箱厂如果锻坯正火都采用锻造余热等温正火,则每年仅利用锻造余热等温正火可节约资金约206.48万元。