按目前生产上渗碳齿轮的模数与渗碳层深度可将其按附表所列进行分类，并根据稀土渗碳特点：提高渗速15％～30％，降低渗碳温度40～60℃，节能15％～40％，减少变形40％～60％，明显改善金相组织，大幅提高工件使用性能等，与齿轮的模数及工作条件相结合，进行统一整合，分别采用不同工艺方法进行稀土渗碳，以最终综合技术经济指标及有针对性地解决生产问题作为衡量标准，作为选择稀土渗碳工艺的依据，以获取最大技术经济效果。
(4)稀土渗碳试验的工艺设计与外商配套存在的主要问题为：①渗碳淬火后尺寸精度大幅下降，根据我们过去在鞍山红旗拖拉机厂及青岛第二齿轮厂的实践，采用880℃渗碳减少变形的效果显著。经考察美国独资法斯特齿轮有限公司采用890℃渗碳也是为了减少畸变。②对于金相组织控制，企业一般标准为碳化物、马氏体和残留奥氏体要小于三级，内控标准为小于等于二级。金相检验控制甚为严格。结合我们自己的经验，本试验采用哈尔滨工业大学长期推广应用的880℃稀土可控渗碳，首先保证齿轮变形尽可能少，同时采用计算机控制碳势稀土渗碳，既保证有较高的渗速又要保证将金相组织控制在二级之内。
(5)试验结果和分析新型稀土催渗起到了明显催渗作用。本试验采用了880℃和920℃加稀土与不加稀土进行对比试验。例如稀土880℃渗碳，然后降温出炉淬火，不同时间取样测定渗层深度及金相硬度；然后断电降温至850℃出炉淬火。920℃稀土渗碳的过程及方法与880℃完全相同，而不同时间取样方法相同。所用渗剂为甲醇加煤油。把不同量的稀±加入到煤油中，在渗碳过程中用计算机控制整个工艺过程，最后将所测定试验结果绘制成图4的渗碳动力学曲线。由图4可知，880℃加稀土与不加稀土渗速差别较大，5h渗层不加稀土的为O．80mm，随炉样为O．95mm，加稀土的5h为1.0mm，随炉样达1.2mm，渗速提高25％左右。若与920℃不加稀土的相比，由图4动力学曲线可知，渗速相比似乎较慢，但对105kW井式炉而言，由880℃升温至920℃约需20～30min，这与装炉量有关，而由920℃降至830℃至少需1h，为此达到相似的渗碳层深度两者的工艺周期，对1.10～1.50mm层深偏下限时880℃所用工艺周期时间反而更短，偏中限时两者基本相同，节电可达20％至25％，而变形则大幅下降。对于920℃加稀土与不加稀土相比较而言，不加稀土7h层深为1.4mm，加稀土者达1.7mm，两者相比提高渗速约21％。
对于齿轮变形问题，过去我们在鞍山拖拉机厂曾对其120马力推土机变速箱M7圆柱齿轮的变形进行过研究，渗碳温度分别采用原工艺920℃，稀土渗碳温度880℃及860℃，每组5个齿轮，渗碳先后对不同部位进行了测量，然后取平均值考察齿轮尺寸变化波动情况，主要测量花键孔变形与公法线变形，渗碳淬火前后不同部位尺寸波动变化如图5所示。其中的内孔均长大，差值用+△M，μ来表示；而公法线均缩小差值用-△L来表示，由图5中可见尺寸变化的绝对值∣△M∣与∣△L∣对应于880℃及860℃两组尺寸变化基本相同，与原工艺920℃相比，均减少了约50％，效果十分明显。本次试验也利用哈尔滨传动箱厂提供的条件对轴齿的变形进行了测定，轴径约如60mm，长约360mm，一端带花键，一端带锥齿，原工艺920℃渗碳后变形较大，大多数均超差需要校直。变形主要测定需要安装轴承处的(距锥齿约10余mm处)轴的径向跳动及弯曲变形，千分表的跳动超过0.15mm时就需校直。主要考察渗碳温度对变形的影响，常规渗碳为920℃，对照组为900℃渗碳，渗碳后每组任意选择40根轴齿对其热处理弯曲变形进行了检测，并记录下径向跳动数据，最后按跳动大小排列并做成如图6所示图形进行比较。若以跳动0.15mm作为变形标准，则原工艺40根中合格18根，约占47％，而对照组900℃渗碳不合格的仅2根，约占5％。可见温度对变形的影响很大。也就是说降低渗碳温度是减少变形最有力的措施。
2．应用实例
采用880～900℃加稀土降低渗碳温度减少齿轮畸变的应用实例如下：
(1)鞍山红旗拖拉机的100～200马力推土机变速箱齿轮因渗碳淬火变形大，缺乏互换性，装配极为困难而成为企业难题。采用哈尔滨工业大学的880℃稀土低温渗碳后彻底解决了这一难题，经检测，减小变形达50％左右。
(2)吉林一汽轻型车厂早年生产小型面包车时，其后桥螺旋盘先在井式炉中920℃渗碳，然后在箱式炉中重新加热，在淬火压床上压淬，在哈尔滨工业大学的推荐下，采用860℃稀土渗碳，在改进装料吊具后实现了渗碳后直淬，取消了压淬。
(3)青岛第二齿轮厂生产中巴以下汽车前后桥总成，其后桥螺旋盘齿如上所述渗碳淬火后二次加热压淬，改进挂具后利用多用密封箱式炉采用哈尔滨工业大学提供的880℃稀土渗碳技术，实现了生产后直淬，取消了压淬。
(4)一汽变速箱分厂在连续式渗碳炉中处理同步器带齿滑套，920℃渗碳后因变形大需在转底式炉中重新加热后取出压淬，在哈尔滨工业大学帮助下采用900℃稀土渗碳，实现了渗碳后直淬，取消了压淬。
从以上实践证明，解决渗碳齿轮的畸变变形，起主要作用的是渗碳温度，这是主要矛盾的主要方面。降温渗碳后是否能达到出口产品的尺寸精度标准，还涉及矛盾的次要因素。工程技术界普遍认同如下问题必须严格控制：
一是钢材的冶金质量：淬透性带带宽控制；带状组织级别控制；夹杂级别控制。
二是锻坯及预先热处理：①粗大晶粒的产生及遗传。②正火组织的不均匀性如局部产生粒状贝氏体等，由于组织的不均匀性，易造成组织转变的先后不同而出现局部微区应力集中导致变形，故德国大众公司严格规定锻造毛坯必须严格执行等温正火工艺。
三是机加工的加工应力的产生及消除。
四是淬火液冷却特性及冷却的均匀性等。
由此可见解决齿轮变形是一个系统工程，但主要矛盾在于材料与热处理质量，这是不可否认的事实，应面对现实认真对待，找出问题加以解决。
对于金相组织控制，本次试验推荐的渗碳温度为880℃，与常规工艺920～930_℃相比，金相组织相对容易控制。因为温度低奥氏体晶粒不易长大，即使过共析区沉淀析出稀土为核心的碳化物，其长大速度很小，也不易成为高级别特征的碳化物。如前所述，欲充分发挥稀土的作用，必须采用足够高的碳势，使之成为碳化物的核心，进而沉淀析出细小弥散的碳化物，促使马氏体转变为超细马氏体及残留奥氏体，从而获得高硬度与耐磨性、高的冲击与断裂韧度及高的弯曲疲劳与接触疲劳强度。典型的金相组织见图1、图2、图7和图8。若碳势控制不当也可能没有碳化物出现，或出现碳化物、马氏体及残留奥氏体均为3～4级组织。对有碳控智能仪表及工业计算机控制的设备，建议采用多段即多台阶碳势控制，可以收到更好的结果。
另外要解决黑色组织与表面硬度低下的问题。众所周知，碳氮共渗是一种具有很多优点的工艺，因为有严重的黑色组织而没有被广泛使用。其实渗碳也存在黑色组织的问题，由于黑色组织伴生有非马氏体组织，从而使表面硬度大幅下降，使渗碳层硬度分布曲线普遍存在低头现象，导致齿轮早期磨损，这已是存在多年的难题。
