[问答题，论述题] 用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-60，中心硬度HRC30-45，试写出加工工艺路线，并说明各热处理的作用目的

考查要点：本题主要考查渗碳钢齿轮的热处理工艺流程及各热处理步骤的作用，需结合材料特性（20CrMnTi）和性能要求（表面高硬度、心部高韧性）进行分析。

解题核心思路：

1. 材料特性：20CrMnTi为渗碳钢，表面需高硬度（渗碳+淬火），心部需保持韧性（正火后保留部分珠光体）。
2. 工艺顺序：遵循“先粗加工后精加工”“先热处理后加工”原则，渗碳需在粗加工后进行以保证尺寸稳定性。
3. 热处理目的：正火细化晶粒、均匀组织；渗碳提高表面含碳量；淬火+低温回火获得表面高硬度；喷丸强化表面抗疲劳能力。

加工工艺路线

下料 → 锻造 → 正火 → 机械粗加工 → 渗碳 + 淬火 + 低温回火 → 喷丸 → 磨齿

各热处理的作用

1. 正火

   • 目的：细化晶粒，消除锻造应力，均匀组织，使毛坯硬度一致，便于后续机械加工。
   • 关键：为渗碳工艺提供均匀的基体组织，避免渗碳不均。

2. 渗碳 + 淬火 + 低温回火

   • 渗碳：提高齿面表层含碳量（约0.6%~0.7%），使表面在淬火后形成高硬度的马氏体。
   • 淬火：通过高温奥氏体化（840~860℃）后快速冷却，获得高硬度表面。
   • 低温回火：消除淬火内应力，稳定尺寸，调整表面硬度至HRC58~60，同时保持心部韧性（HRC30~45）。

3. 喷丸

   • 目的：通过冲击使齿面表层产生压应力，细化晶粒，提高表面强度和抗疲劳能力。