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%（體積分數(shù)）左右殘留奧氏體。

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

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整改進熱處理工藝是主要手段。調整的熱處理工藝采用中頻感應退火設備進行，以使工件得到合適的細針或隱針馬氏體組織，工件強韌性增強，可防止工件出現(xiàn)裂紋和斷裂缺陷。

采用中頻感應退火設備進行熱處理后，齒輪的裂紋現(xiàn)象消失，工件合格率達95%以上，滿足了技術要求和生產(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。