隨著汽車行業的不斷髮展，對汽車齒輪等零件的質量和效能要求越來越嚴格，其中熱處理工藝作為獲得汽車齒輪等零件所要求的強度、韌性、抗疲勞性，實現更安全可靠的重要技術手段，廣泛應用於汽車等行業。
工具/原料
熱處理工藝，正火，調質，滲碳
硬質合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具
車床，工具及量具
方法/步驟
一、汽車齒輪常見的熱處理工藝
為了使汽車齒輪零件在使用過程中獲得較高的硬度，較好的耐磨性和抗疲勞性，常採用熱處理工藝來增加汽車齒輪零件的使用效能，其中需要熱處理的齒輪有汽車驅動橋的差速器齒輪，變速箱齒輪，發動機齒輪等。
汽車齒輪常採用的熱處理工藝有正火，調質（淬火+高溫回火），滲碳等工藝。下面簡單介紹一下汽車齒輪熱處理工藝的目的及應用範圍。
（1）正火
1）正火定義：正火又稱為常化，是將工件加熱至Ac3(Ac是指加熱時自由鐵素體全部轉變為奧氏體的終了溫度，一般是從727℃到912℃之間)或Acm(Acm是實際加熱中過共析鋼完全奧氏體化的臨界溫度線 )以上30~50℃，保溫一段時間後，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風冷卻的金屬熱處理工藝。
2）正火的目的：①去除材料的內應力；②增加材料的硬度。
3）正火的主要應用範圍有：①用於低碳鋼；②用於中碳鋼；③用於工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等；④用於鑄鋼件；⑤用於大型鍛件；⑥用於球墨鑄鐵。
（2）調質（淬火+高溫回火）
1）調質的定義：將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火（500°-650°）的複合熱處理工藝。使用於調質處理的鋼稱調質鋼。它一般是指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。
2）調質的應用範圍：調質後的工件即在保持較高的強度的同時又具有很好的塑性和韌性，較好的耐磨性，抗彎曲效能。常用於各種機器和機構的結構件，如軸類、連桿、螺栓、齒輪等，在機床、汽車和拖拉機等製造工業中用得很普遍。尤其是對於重型機器製造中的大型部件，調質處理用得更多。
（3）滲碳
1）滲碳的定義：是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。
2）滲碳的目的：滲碳後必須進行淬火才能充分發揮滲碳的有利作用。滲碳的目的是得到高的表面硬度、高的耐磨性和疲勞強度，並保持心部有低碳鋼淬火後的強韌性﹐使工件能承受衝擊載荷，藉以延長零件的使用壽命。
3）滲碳的應用範圍：滲碳零件的材料 一般選用低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小於0.25%)。滲碳工藝廣泛用於飛機、汽車和拖拉機等的機械零件﹐如汽車齒輪﹑軸﹑凸輪軸等。
二、汽車齒輪的材料選擇及加工工藝
汽車齒輪經過熱處理工藝獲得較好的使用效能，齒輪作為機械裝置中功率的傳遞與速度的調節,在汽車行業中不僅有著重要的作用,而且用量相當大。以下主要介紹汽車齒輪零件的材料選擇及加工工藝。
1）汽車齒輪的材料選擇：汽車變速箱齒輪，驅動橋主動齒輪，驅動器差速齒輪等常採用20CrMoTi，20CrMo材料；汽車曲軸正時齒輪常採用35、40、45或40Cr材料；汽車起動機齒輪常採用15Cr，20Cr，20CrMo，15CrMnM，20CrMnTi材質。
2）汽車齒輪的加工工藝：變速箱齒輪20CrMoTi材料的加工工藝：下料—鍛造—正火—機械加工—滲碳—淬火+低溫回火—噴丸—磨削—裝配。
汽車曲軸40Cr材料的加工工藝：下料—鍛造—正火—粗加工—表面淬火及回火—精加工。
3）汽車齒輪經過熱處理後的效能及硬度：效能：①高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度(抗疲勞點蝕)；②齒面具有較高的硬度和耐磨性；③齒輪心部具有足夠的強度和韌性。硬度：①20CrMnTi材料、20CrMo齒輪經過熱處理後的齒面硬度：58-64HRC，心部硬度：HRC32-45；②35、40、45熱處理後硬度149-179HB，③40Cr鋼熱處理後的硬度207-241HB；
三、如何選擇刀具加工熱處理後的汽車齒輪
經過熱處理後的汽車齒輪需要精加工，獲得圖紙要求尺寸及精度，所以選擇刀具材料精加工汽車齒輪很重要。俗話說“工欲善其事，必先利其器”，刀具的重要性是貫穿加工汽車齒輪始末的，選用適合的高質量的刀具帶來的不僅是汽車齒輪零件的完成，更能大大的提高工作效率，節省加工成本。
目前，加工熱處理後的汽車齒輪的刀具材料有硬質合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具（或CBN刀具）。根據熱處理後的汽車齒輪的硬度選擇合適的刀具材料精加工汽車齒輪。
（1）加工熱處理後硬度在HRC45以下的汽車齒輪：選擇硬質合刀具較合適，由於硬質合金刀具本身刀體的硬度低，適合加工如汽車曲軸正時齒輪，或者汽車發動機凸輪軸齒輪等硬度低的齒輪，如加工高硬度汽車齒輪可能出現刀具劇烈磨損或加工不動的現象。
（2）加工熱處理後硬度在HRC45以上的汽車齒輪：可同時選擇陶瓷刀具和立方氮化硼刀具（CBN刀具），根據其加工質量及經濟效益決定選擇哪一種刀具。陶瓷刀具具有良好的熱化學穩定性，但卻不及立方氮化硼刀具的韌性和硬度。在熱處理後的硬度低於50HRC以下和小切深小進給情況下精加工汽車齒輪,陶瓷刀具是較好的選擇。對於熱處理後硬度HRC50以上和存在斷續的汽車齒輪，選擇立方氮化硼刀具較適合。我國研製的立方氮化硼刀具採用非金屬（陶瓷）作為粘合劑，與傳統的CBN刀具相比增加了韌性，精加工汽車齒輪時不僅硬度高，耐磨性和抗衝擊性強，而且加工精度高，可實現高速切削，不僅提高加工效率，而且降低加工成本。
以下簡單介紹一下非金屬粘合劑立方氮化硼刀具精加工汽車齒輪的刀具牌號及切削引數。
四、非金屬粘合劑立方氮化硼刀具精加工汽車齒輪的刀具牌號及切削引數
我國針對精加工汽車齒輪研製出三種非金屬粘合劑立方氮化硼刀具，分別是BN-H10牌號立方氮化硼刀片，BN-H20牌號立方氮化硼刀片和BN-S20牌號立方氮化硼刀片。其中BN-H10牌號和BN-H20牌號屬於焊接式立方氮化硼刀具，立方氮化硼刀具BN-H10牌號適合連續加工齒輪工況，立方氮化硼刀具BN-H20牌號適合中等斷續加工齒輪的工況（齒輪端面有油孔或內孔中有槽），BN-S20牌號屬於整體式立方氮化硼刀具，不僅可精加工汽車齒輪，還可加工大型變形齒輪齒面，不僅硬度高，耐磨性和抗衝擊性兼具，而且加工大型變形齒輪齒面不崩刀。具體切削引數見下表。
其中按硬度來劃分：BN-S20牌號＞BN-H10牌號＞BN-H20牌號；按韌性來劃分：BN-S20牌號＞BN-H20牌號＞BN-H10牌號。
五、總結
隨著熱處理工藝的逐漸完善，使汽車齒輪零件在要求高質量、高效能的條件下使用壽命得到提高，這對於國內刀具行業來說是一個很好的突破機會，只要不斷研製出耐磨性和抗衝擊性好的刀具材料或者刀具牌號，就能打破國外刀具對高硬度工件加工的壟斷，助力於我國機械製造業的發展。