20CrMnTi渗碳后直接淬火还是空冷后再加热？
我们做的是汽车变速器齿轮，模数2.5~3.5，20CrMnTi材料，渗碳层深0.8~1.2mm，渗碳完了之后现在工艺是直接出炉淬火（油冷），但最近发现齿根有裂纹，比例还不低，大概5%左右。金相看裂纹沿着晶界走，有点像过热。后来听说有的厂是渗碳完先空冷到室温，再重新加热到820℃左右淬火，说这样能细化晶粒、控制变形。
想问问各位老师傅，这种材料到底是直接淬火好，还是二次加热淬火好？二次加热的话保温时间一般按多少算？我们工件直径大概60~80mm。还有渗碳后空冷会不会表面脱碳或者氧化皮太厚影响后续加工？
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二次加热淬火靠谱点。我们厂做20CrMnTi齿轮渗碳层1.0~1.5mm的，直接淬火变形大、表面残余奥氏体也多，二次加热细化晶粒效果明显。保温时间按有效厚度算，工件直径60~80mm的话，820℃保温45~60分钟差不多了（透烧时间不算在内，先透烧20~30分钟再开始计保温）。前提是你的炉温均匀性要好，±5℃以内，不然渗碳层薄厚不均的地方容易出问题。空冷后表面氧化皮确实会有，但如果后面还有精磨或者喷丸，影响不大，渗碳后空冷表面含碳量会有轻微下降（一般0.05%左右），但渗层深的这点量可以忽略。
直接淬火也不是不行，关键是渗碳后期扩散段要控制好。我们做的模数2~3的小齿轮，直接淬火稳定在用，变形量±0.02mm以内。渗碳完出炉到入油时间控制在3~5秒，转移慢了一样开裂。你那5%开裂如果集中在齿根，大概率是渗碳浓度太高了，齿根应力集中区碳浓度超过0.8%淬火时应力就顶不住。先查一下你渗碳后表层碳浓度是多少，控制在0.75~0.85%比较稳。
你这裂纹走晶界不一定就是过热。20CrMnTi本身含Ti，Ti的碳氮化物本来就沿晶界分布，裂纹沿晶界走看着像过热，实际可能是渗层浓度梯度太陡+淬火应力大。二次加热当然能缓解，但成本也上去了——多一道加热、一套夹具、多一次定位误差。你算算5%开裂的废品成本和二次加热的成本哪个高，别光想着改工艺。