某汽车重负荷齿轮选用合金渗碳钢 20CrMnMo材料制作,其工艺路线如下: 下料→锻造→正火① →切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→ 喷丸→ 磨削加工试分别说明上述①②③④四项热处理工艺的目的。

本题考查热处理工艺在机械零件制造中的应用，需结合合金渗碳钢的特性及齿轮的工作条件进行分析。解题核心在于理解各热处理步骤在工艺路线中的作用顺序及具体目的：

1. 正火：通常用于细化晶粒、均匀组织，改善加工性能；
2. 渗碳：使表面碳浓度提高，为后续淬火做准备；
3. 淬火：获得高硬度马氏体组织；
4. 低温回火：消除淬火应力，稳定尺寸，保持高硬度。

① 正火

目的分析

正火通过加热至临界温度以上保温后空冷，使奥氏体分解为细小的珠光体，细化晶粒，均匀碳化物分布，消除锻造内应力，显著改善材料的切削加工性能，减少加工硬化。

② 渗碳

目的分析

渗碳是将碳原子渗入钢表面，使表层碳质量分数提高到0.8%~1.2%，形成高碳层。为后续淬火提供表面高硬度条件，提高齿轮表面耐磨性，同时保持心部原有强度和韧性。

③ 淬火

目的分析

将渗碳层奥氏体转化为马氏体（M）或下贝氏体（M），使表面获得高硬度和耐磨性，与低温回火配合形成表面硬、心部韧的性能，满足齿轮承载要求。

④ 低温回火

目的分析

在150~250℃回火，消除淬火内应力，降低脆性，稳定尺寸，使表层保留回火马氏体的高硬度，提高综合力学性能，确保齿轮长期使用可靠性。