機(jī)械加工與熱處理之間有著相互影響、密切相聯(lián)的關(guān)系，它們之間要正確配合，其中的一些配合有：
1）合理安排各道工序的加工余量。鍛造后正火或退火的加工余量，應(yīng)保證在其后加工過程中能將表面缺陷、脫碳層、貧碳層去除干凈。調(diào)質(zhì)件處理前應(yīng)粗加工成形，沿最后工件的輪廓均勻地留出加工余量，以保證必要的淬硬深度（遇臺階或截面突變處仍應(yīng)圓角過渡）。各道熱處理工序之前的加工余量應(yīng)大于熱處理可能產(chǎn)生的畸變量。合理安排各道次去應(yīng)力處理前后的加工量。在最后一次去應(yīng)力時(shí)，加工余量盡可能小些，如去就歷程后的加工量過大，會(huì)重新在零件內(nèi)部形成較大的內(nèi)應(yīng)力。尤其對于滲氮和氮碳共滲零件，最終熱處理前的內(nèi)應(yīng)力大小，常常是影響最終熱處理畸變量的決定性因素。
2）某些形狀比較復(fù)雜、在表面淬火時(shí)易引起畸變的零件，有些加工環(huán)節(jié)可放在表面淬火后進(jìn)行，例如帶內(nèi)花鍵孔的齒輪可在齒面高頻淬火后進(jìn)行拉削內(nèi)花鍵。
3）對于圓周上有開口的零件，如彈簧夾頭，應(yīng)在淬火后再切開。
4）對于熱處理后畸變有規(guī)律、而熱處理后又不便修正的零件，可采用在加工時(shí)預(yù)留變形量的方法，使熱處理后工件尺寸落在公差范圍之內(nèi)。如機(jī)床導(dǎo)軌表面淬火后變形規(guī)律總是下凹，則在淬火前加工成上凸；滲氮零件也�？紤]尺寸脹大量來解決變形問題。
（1）關(guān)于齒輪變形問題的討論
齒輪熱處理畸變的情況很復(fù)雜，是全部冷、熱加工工序影響因素的綜合反映。機(jī)械加工產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，熱處理過程的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力均會(huì)對變形產(chǎn)生一定的影響。而它們的影響因素較多，涉及原材料、工件結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)、整個(gè)工藝過程、技術(shù)要求、機(jī)加工方法、加工條件、熱處理工藝（加熱、冷卻）、工裝等。有時(shí)單從熱處理方面采取措施來解決齒輪的變形有一定的困難，故要從冷、熱加工全過程的各種因素來考慮，具體情況具體分析，采取相應(yīng)措施，排除或減弱不利因素的影響程度，這是減少齒輪熱處理畸變的有效方法。下面列出了低合金鋼滲碳淬火的變形因素。
1）原材料。在齒輪選材正確的前提下，原材料的純潔性、均勻性、淬透性（簡稱“三性”）是影響滲碳淬火齒輪變形的主要因素。①純潔性指材料的純凈度，鋼中存在雜質(zhì)會(huì)使鋼的基體分割成許多成分、性能、狀態(tài)各異的小區(qū)域，嚴(yán)重時(shí)不僅使工件滲碳淬火后的畸變大，而且可能引發(fā)裂紋，并降低材料的力學(xué)性能。因此希望雜質(zhì)盡可能少，通常非金屬夾雜物控制在≤2級。②均勻性包括成分、組織及缺陷分布的均勻性。成分不均的偏析導(dǎo)致滲碳淬火后工件各部位的組織、力學(xué)性能、應(yīng)力分布不同，難免出現(xiàn)畸變。出現(xiàn)的帶狀組織、混晶、魏氏組織等不良組織對變形影響也很大。一般要求原材料的帶狀組織≤2級。③淬透性包括淬透性值的高低及淬透性帶的寬窄。通常淬透性值太高，冷卻時(shí)馬氏體轉(zhuǎn)變更為劇烈，工件畸變更大，甚至出現(xiàn)裂紋。普遍認(rèn)為J9的大小最為關(guān)鍵，J9=28～42HRC對于汽車齒輪比較合適；J9＞42HRC時(shí)，材料在滲碳淬火后不僅畸變更大，而且在使用過程中易產(chǎn)生脆斷。至于淬透性帶，通常認(rèn)為較窄的好，帶寬太大說明成分的均勻性差，淬火后變形無規(guī)律，一般要求≤6～7HRC（國外有的要求為3HRC）。控制材料“三性”主要有精選爐料、嚴(yán)格控制鋼液成分，必要時(shí)采用爐外精煉，鋼液冷卻時(shí)適當(dāng)增大結(jié)晶速度，減少枝晶的形成。注意鍛軋時(shí)溫度（包括加熱溫度、始鍛軋溫度及終鍛軋溫度）及鍛軋比，有條件的增加高溫均勻化退火處理。
2）工件結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)。為了減小變形，工件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免尖角、薄壁、臺階等結(jié)構(gòu)，對那些不可或缺的孔、槽、筋等，應(yīng)力求分布均勻、對稱，截面急變的區(qū)域應(yīng)設(shè)計(jì)有均勻過渡區(qū)，如設(shè)置圓角、斜角等結(jié)構(gòu)，以及減小應(yīng)力集中。
3）鍛造。鍛造不僅成形，而且改善材料的內(nèi)在缺陷，壓合空洞，減少疏松等，可提高材料的均勻性、致密性，并形成合理的流線結(jié)構(gòu)，提高強(qiáng)度。如鍛造中形成過程組織、折疊、裂紋、不合理的流線分布、嚴(yán)重的帶狀組織、殘留應(yīng)力等，均會(huì)嚴(yán)重影響滲碳淬火畸變，甚至造成開裂。
4）正火。正火是滲碳前的一種常用的預(yù)備熱處理工藝，良好的正火處理能達(dá)到減小及防止工件熱處理畸變的目的。普通正火由于工件的加熱、冷卻不均勻，使其硬度和組織不均勻，還易形成粒狀貝氏體組織，增大齒輪滲碳淬火的畸變。近年來國內(nèi)外廣泛采用的等溫正火工藝（有人稱等溫退火），由于采用連續(xù)式爐，加熱、冷卻可控，獲得均勻的組織和硬度，使?jié)B碳淬火的畸變更小。從正火溫度冷至等溫溫度的降溫速率以多大為佳，目前尚無定論。有人認(rèn)為應(yīng)快些（10℃/s），以求得到更多、更細(xì)的珠光體。國內(nèi)大多為3℃/s，正火組織中鐵素體量高達(dá)50%。
5）機(jī)加工。機(jī)加工殘留應(yīng)力和表面粗糙度等淬火畸變影響也很大。曾有人發(fā)現(xiàn)，滲碳淬火前在工件上打上一小小鋼印，其殘留應(yīng)力就使畸變增大0.01～0.08mm。表面粗糙度Ra為3.2μm時(shí)，公法線長度一般脹大0.03～0.05mm，表面粗糙度優(yōu)于Ra為0.8μm時(shí)，公法線長度變化明顯減小。
6）滲碳淬火。①設(shè)備。具有良好的爐溫均勻性、密封性和氣氛均勻性的設(shè)備，使?jié)B碳件的質(zhì)量穩(wěn)定，其淬后的畸變小。②工件裝夾。應(yīng)使工件得到合理的支撐，避免因自重引起高溫下的形變，并應(yīng)力求使工件加熱、冷卻均勻，達(dá)到可減小畸變和確保變形的規(guī)律性。具體的工裝夾具應(yīng)按工件的形狀尺寸、處理設(shè)備，通過經(jīng)驗(yàn)摸索或計(jì)算機(jī)模擬得出。③工藝。一般認(rèn)為降低滲碳溫度和淬火加熱溫度對減小畸變效果顯著。合理調(diào)整強(qiáng)滲期與擴(kuò)散期的比例，控制滲層的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和碳量分布，不僅能優(yōu)化滲層組織，而且可減小畸變。相對而言，淬火過程對畸變的影響更為顯著。選擇合適的淬火介質(zhì)、介質(zhì)的使用溫度、冷卻液的合理攪拌及流向，做到工件均勻冷卻，對于減少工件的畸變起著至關(guān)重要的作用。
7）關(guān)于齒形齒向的變形。齒形齒向一般不再加工，其變形會(huì)降低齒輪精度，從而降低運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，增大機(jī)械噪聲。低碳合金鋼齒輪滲碳淬火后一般齒形和壓力角增大，齒頂處變負(fù)，其齒向和斜齒輪螺旋角減�。X拉直），但有時(shí)不完全遵循此規(guī)律。
總之，滲碳淬火工件的畸變是很復(fù)雜的，解決畸變的辦法，一方面是學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)，另一方面是按實(shí)際情況運(yùn)用統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法（如優(yōu)選洗、正交法、回歸法和模擬法等）不斷進(jìn)行試驗(yàn)總結(jié)。即要認(rèn)識問題的普遍性，又要注意問題的特殊性，要認(rèn)真處理好與變形相關(guān)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，把工作做得更細(xì)、更實(shí)。合格的材質(zhì)、良好的鍛造、規(guī)范化的預(yù)備熱處理、有效的冷熱加工配合是減小和穩(wěn)定熱處理畸變不可忽視的環(huán)節(jié)。
（2）關(guān)于齒輪表面噴丸強(qiáng)化的討論
噴丸強(qiáng)化是將鋼質(zhì)（或玻璃質(zhì)）的彈丸加速到一定速度（通常為50～90m/s）后投射（撞擊）到金屬零件表面進(jìn)行冷加工的方法。它使金屬表面產(chǎn)生塑性變形，細(xì)化表面組織，并使表面造成殘留壓應(yīng)力狀態(tài)。汽車齒輪滲碳淬火后表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理不僅可消除機(jī)械加工過程中（磨削、刮削、校形等）所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，而且能使齒輪表面在熱處理過程中形成的不良組織（如黑色組織、微氧化層、銹蝕、脫碳層及過多殘留奧氏體組織）的影響降低到最小程度，同時(shí)改善齒輪因連續(xù)刀痕或凹槽、孔和過渡圓角等結(jié)構(gòu)因素所造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而提高齒輪的疲勞壽命。一般來說，滲碳淬火齒輪經(jīng)噴丸后，彎曲疲勞極限可提高20%～30%，接觸疲勞極限提高5%～7%，另外還提高了表面硬度（表層0.15～0.35mm發(fā)生加工硬化和殘留奧氏體轉(zhuǎn)變所致）、細(xì)化微觀亞結(jié)構(gòu)、增加位錯(cuò)密度、亞晶細(xì)化等。
噴丸強(qiáng)化常用噴丸強(qiáng)度指標(biāo)衡量，即通常的阿爾門（Almen）試片的彎曲孤高度。噴丸強(qiáng)度的選定主要取決于齒輪模數(shù)或齒根硬化層厚度。值得注意的是噴丸強(qiáng)度并非越高越好，過高的噴丸強(qiáng)度反而會(huì)降低齒輪的接觸疲勞壽命（俗稱過度噴丸）。噴丸強(qiáng)化的覆蓋率、殘留壓應(yīng)力大小及彈丸質(zhì)量、彈丸速度等均影響噴丸強(qiáng)化的效果。
有關(guān)噴丸強(qiáng)化工序的安排：
1）噴丸強(qiáng)化效果主要體現(xiàn)在齒面下0.15mm深的范圍內(nèi)，故對齒面需進(jìn)行磨削或?qū)τ昌X面進(jìn)行刮削時(shí)，噴丸強(qiáng)化應(yīng)安排在這些工序后。而衍齒、研齒、或拋光工序因?qū)X面切削效應(yīng)小，可安置在噴丸強(qiáng)化之后。
2）關(guān)于需再加熱（去應(yīng)力等）的工序。因溫度大于190℃后，殘留應(yīng)力會(huì)迅速降低，故齒輪噴丸后不允許再用190℃以上的溫度加熱。
3）關(guān)于工件校直工序。工件經(jīng)校直后才允許實(shí)現(xiàn)噴丸強(qiáng)化處理，否則會(huì)喪失噴丸強(qiáng)化效果，甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。
4）關(guān)于影響表面粗糙度的問題。一般噴丸強(qiáng)化后會(huì)適當(dāng)降低齒輪的精度和增加粗糙度。對于不允許增加粗糙的面（如拋光面等），在實(shí)施噴丸工序前須對這些面進(jìn)行屏蔽保護(hù)。
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