2.2 I-R档齿轮碳氮共渗的技术要求
齿轮经碳氮共渗热处理后要求达到：渗层为0.48-0.80mm、齿面淬火硬度58-63HRC、心部硬度35-48HRC。金相组织：碳氮化合物、马氏体及残余奥氏体、游离铁素体等均为1～4级。
2.3 I-R档齿轮碳氮共渗热处理工艺
采用RJJ-75-9T氧碳势自动控制渗碳炉进行气体碳氮共渗,热处理工艺曲线如图3。
2.4 淬火油种类和油温的确定
提前配备N32机械油、HSDF分级淬火油等两种油类淬火介质，试验可保证淬火介质的容量足够大。
为了保证所有试验产品均处在同一熔炼炉号的材料和相同的热处理工艺规范条件下，所有试验产品经编号后放在同一炉中进行碳氮共渗处理，然后分批取出，在N32机械油（室温、80℃等两种）和HSDF-2等温分级淬火油（室温、60℃、80℃、100℃、120℃等五种）中淬火冷却，进行了对比热处理试验，其两种油品及经不同油温淬火冷却条件下的样品抽取数量均为10件。
2.5 检测项目
2.5.1热前检测
在碳氮共渗热处理前检测花键孔两端几何尺寸及公法线变动量。抽6件检测齿形齿向，其中3件用HSDF油淬火，另3件用N32机械油淬火。
2.5.2热后检测
碳氮共渗热处理后检测齿轮的几何尺寸、硬度和金相组织。抽6件检测齿形齿向；每种油品的不同温度各取一件淬火齿轮进行金相检查。齿轮经不同种油品的各种温度下的淬火冷却后，经剖齿分别测定齿表面和心部硬度，并且在齿顶中点处由齿表面每相隔0.1mm往心部打硬度来检测硬化层深度，以便比较不同淬火油的冷却能力和淬火效果。
3 试验结果及分析
经检验，I-R档齿轮经HSDF-2等温分级油淬火后，其表面硬度、心部硬度、金相组织、碳氮共渗层深度及变形量均满足该零件的技术要求。
3.1 淬火油温的影响
对于HSDF分级淬火油，其粘度随温度的变化很大，油温升高，流动性得以改善，热油的良好流动性使得工件的冷却更加均匀。由表2可知：随着淬火油温的升高，其最大淬火冷速（Vmax）、300℃低温冷速（V300）等值略有减小，油温从80℃升为120℃时，最大淬火冷速（Vmax）由88℃/S减小为86℃/S ，300℃低温冷速（V300）由8℃/S减小为6℃/S。
另外，当油温在≤60℃时，经HSDF-2等温分级淬火油淬火冷却后工件表面残留的油泥太多，生产中应在80℃以上使用为好。
3.2 金相显微组织
试验观察试样经不同油品在不同温度下的淬火显微组织如表4。齿轮齿部的碳化物、马氏体和残余奥氏体、铁素体等级别没有显著的差别，均满足技术要求。
3.3 淬火硬度与硬化层深度
齿轮在两种油及不同的油温下淬火冷却后的表面硬度、心部硬度和硬化层分布梯度结果见表5。与N32机械油相比，除表面硬度相同外，齿轮经HSDF油不同油温淬火后的心部硬度较低、硬化层梯度较陡。
试验所用的N32机械油为工厂生产中已使用多年的油，油已出现老化。一般随着淬火油的老化，油的特性温度下降，在一段时间内，淬火油的总体冷却能力会提高，可能引起较大的畸变甚至开裂，这是因为在长期使用油的氧化、脱水、分解及聚合的过程中，生成一些“活性物质”，它们的作用相当于低温区的催冷剂，由此造成N32机械油
低温冷速提高。同时，等温分级淬火油的对流开始温度较高，在对流阶段齿轮心部温度的降低主要是依靠心部向表面的热传导和表面与油进行对流换热进行的，试样冷却明显减慢，齿轮冷却提前进入对流阶段，因低温冷却速度的降低, 表面与油进行对流换热的能力减小,这样势必会造成齿轮内部温度降低缓慢。
所以，等温分级淬火油低温冷速比试验所用的N32机械油低，造成齿轮齿部硬度梯度下降较快，且心部硬度稍低。提高所用介质的低温冷却速度，往往可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下，低温冷却速度较高的淬火油，往往能获得较深的淬火硬化层。