1.淬火与回火

淬火工艺：

整体淬火：对于一些尺寸较小、形状相对简单的高速齿轴，可采用整体淬火。将高速齿轴加热到临界温度以上（一般根据齿轴材料而定，如对于40Cr钢，淬火温度约为830-860℃），保温时间后，迅速放入淬火介质（如水、油或聚合物淬火剂）中冷却。淬火介质的选择取决于齿轴的材料、尺寸和形状等因素。例如，形状复杂的齿轴可能使用油淬，以减少淬火变形和开裂的风险。整体淬火后，齿轴表面硬度可大幅提高，一般可达HRC50-60左右，能够提高齿轴的性和性能。

表面淬火：当齿轴需要表面高硬度、心部保持良好韧性时，采用表面淬火。常见的有感应淬火和火焰淬火。感应淬火是将齿轴置于感应器产生的交变磁场中，由于齿轴表面产生感应电流，使表面迅速加热到淬火温度（如对于中碳钢齿轴，感应加热温度可达850-900℃），然后喷水冷却。火焰淬火则是利用氧-乙炔火焰或其他燃气火焰对齿轴表面进行快速加热，随后喷水冷却。表面淬火可以使齿轴表面获得高硬度（可达HRC55-62）的硬化层，其深度一般在0.5-5mm之间，而心部仍保持较低的硬度和良好的韧性，这种性能组合非常适合承受交变载荷和冲击载荷的高速齿轴。

回火工艺：

淬火后的齿轴通常需要进行回火处理，以淬火应力、降低脆性并调整硬度。回火温度一般在150-650℃之间。低温回火（150-250℃）主要用于保持淬火后的高硬度，同时降低淬火应力和脆性。例如，在高速齿轴经过淬火后，采用180-200℃的低温回火，可使齿轴硬度略有降低，但能显著提高韧性，防止齿轴在使用过程中发生脆断。中温回火（350-500℃）可以获得较高的弹性和屈服强度，适用于一些对弹性要求较高的齿轴。高温回火（500-650℃）则用于获得良好的综合力学性能，使齿轴的强度、韧性和塑性达到较好的平衡。回火时间一般根据齿轴的尺寸和材料等因素确定，通常在1-3小时左右。

2.渗碳淬火与回火

渗碳工艺：

渗碳是一种用于提高齿轴表面含碳量的化学热处理方法。对于低碳合金钢齿轴（如20CrMnTi），将其放入渗碳介质（如气体渗碳炉中的气、丙烷等富碳气体）中，在高温（900-950℃）下长时间保温（一般根据渗层深度要求，如要求渗层深度为0.8-1.2mm，渗碳时间可能在6-10小时左右），使碳原子渗入齿轴表面。通过扩散作用，在齿轴表面形成深度的高碳层，其碳含量可从心部的0.2%左右提高到表面的0.8%-1.0%左右。渗碳后齿轴的表面硬度较低，需要进行淬火和回火处理来提高硬度和性。

渗碳淬火与回火组合工艺：

渗碳后的淬火可以采用直接淬火或一次淬火、二次淬火等方式。直接淬火是在渗碳后直接冷却到淬火温度进行淬火，这种方法简单，但可能会导致齿轴变形较大。一次淬火是将渗碳后的齿轴重新加热到淬火温度（如对于20CrMnTi，淬火温度约为820-850℃）后淬火，能地控制齿轴的组织和性能。二次淬火则是在一次淬火的基础上，再进行一次淬火，进一步细化组织，提高齿轴的性能，但工艺复杂，成本较高。淬火后的回火与常规淬火后的回火类似，一般采用低温回火（180-200℃），以保持齿轴表面的高硬度（可达HRC58-62）和高性，同时降低淬火应力。

3.氮化处理

气体氮化工艺：

气体氮化是将齿轴置于氨气（NH）等含氮气氛的氮化炉中，在较低温度（一般在500-550℃）下进行氮化处理。在氮化过程中，氨气分解产生的活性氮原子被齿轴表面吸收，并向内扩散，形成氮化层。氮化时间根据齿轴的要求和材料不同，一般在20-100小时左右。例如，对于一些高精度的高速齿轴，氮化层深度要求在0.2-0.5mm左右，氮化时间可能在40-60小时。氮化后齿轴表面形成硬度很高（可达HV800-1200）的氮化层，并且具有良好的性、抗腐性和抗咬合性。

离子氮化工艺：

离子氮化是在低压辉光放电的条件下进行氮化处理。将齿轴置于真空炉中，充入少量氮气或氨气，通过施加高压电场使气体电离，产生的氮离子轰击齿轴表面，使氮原子渗入齿轴。离子氮化的温度一般在450-600℃，氮化时间相对较短，通常在10-50小时左右。离子氮化的优点是氮化速度较快、氮化层质量好、齿轴变形小，能够提高齿轴的表面硬度和性，同时保持齿轴的高精度。