代替20CrM
Ti材料，采用中温气体碳氮共渗工艺。对热处理参数进行全面的实验、分析研究证明小四轮拖拉机变速箱中的小齿轮采用20Cr材料中温气体碳氮共渗工艺后，在满足各种性能的同时，材料成本降低、生产周期缩短、热处理后返修率下降。
图120CrM
Ti齿轮气体渗碳工艺曲线
1理论分析：
20Cr材料属于低淬透性合金钢，采用渗碳工艺时晶粒容易长大，而中温气体碳氮共渗工艺，是在工件的表面同时渗入碳和氮，由于氮的加入使γ相区扩大，Ac3点下降因而能使钢在更低的温度增碳。其过程是将钢件放入密封炉罐内加热到820℃～880℃，并向炉内滴入煤油或其它渗剂，然后加入共渗剂。共渗剂的分解，使活性的碳原子和氮原子在一定压力下被吸附在工件表面并向内扩散，从而形成一定深度的碳氮共渗层。碳氮共渗过程可分为两个阶段，第一阶段即强渗阶段，碳和氮在工件表面的渗入情同；随着时间的延长，出现第二阶段，这时碳继续渗入而氮不仅不渗入工件表面，反而渗层表面部分的氮原子进入到气体介质中，表面脱氮。所以应严格控制共渗温度与共渗时间。
2热处理参数确定
21所用设备、试块
首先确定共渗剂：通过市场调研决定购进现成的液态碳氮共渗剂，这样能保证原来气体渗碳时的设备、工装无需改动。试块采用自制的φ10×20（mm）的20Cr钢棒（图2）。
f图2试块
共渗设备为RJJ759T井式炉滴柱式碳氮共渗。
方法是：分别在井式炉的上区、下区特征位置每炉放置3块试块，分别在不同的共渗时间、共渗温度、渗济滴量下取出试块做成金相试样，随时观察其渗层厚度、渗层组织、晶粒大小、表面硬度，并做好记录。
22热处理的工艺参数及工艺曲线
实验发现一定温度范围内，共渗温度越高则共渗层越厚，当温度高于880℃时渗层厚度的增加趋于缓慢图3，但却由于温度的增加而使晶粒变的粗大。所以共渗温度确定为上区880℃、下区860℃。
图3共渗温度对共渗层的影响（共渗时间3小时）
试验得出共渗时间超过3小时后，共渗剂对渗层厚度的影响明显下降，共渗3小时与共渗4小时的渗层厚度相差不大图4，反而因为在高温下时间的延长而使晶粒长大。
f图4共渗时间对共渗层的影响（共渗温度上区880±10℃，下区860±10℃）
于是我们把共渗阶段分为两段，即120分钟的强渗阶段和60分钟的扩散阶段，同时扩散阶段的滴量和炉内压力要适当降低（表1）。分析原因在共渗初期试样表面还没有形成一定厚度的渗层，其共渗过程的控制因子主要是产生活性原子的界面反应和吸收活性原子的r