本文从渗碳淬火工艺参数、设备参数、变形控制、磨齿裂纹的预防等方面设计了深层渗碳淬火质量控制系统。 对于20CrNi2MoA大型齿轴，采用强渗与扩散比例为(4∶1)、渗碳总时间为90h的两段渗碳+淬火工艺，在渗碳层表面获得了稀疏的颗粒状碳化物；渗碳层硬度梯度≤HV6/0.1mm；有效硬化层深为5.2mm(/HV550)，齿面硬度值在HRC59～60之间分布，心部硬度值在HRC34～35之间分布；节约了渗碳时间10％左右。 对于20CrMnMoA大型齿圈，采用渗碳总时间为90h的二次缓冲渗碳+淬火工艺，在渗层表面的获得了弥散分布的细颗粒状碳化物，有效地改善了深层渗碳渗层中碳化物的形态；渗碳层硬度梯度≤HV6/0.1mm，有效硬化层深为5.0mm(/HV550)，齿面硬度值在HRC59～60之间分布，心部硬度在HRC33～34之间分布；节约了渗碳时间40％左右。 对于17CrNiMo6A大型焊接齿轮，采用渗碳总时间为105h的预渗+二次缓冲渗碳+淬火工艺，在渗层表面的获得了弥散分布的细颗粒状碳化物，有效地改善了深层渗碳渗层中碳化物的形态；渗碳层硬度梯度≤HV4a0.1mm，有效硬化层深为5.6mm(/HV550)，齿面硬度值在HRC60～61之间分布，心部硬度值在HRC37～38之间分布；节约了渗碳时间20％左右。 φ4000×2000特大型井式气体渗碳炉的温控系统采用六区加热控制和炉内热电偶主控技术，加热功率为910KW；930℃运行累计时间超过800h后，加热系统稳定；炉盖表面温升为38℃；600℃均匀度为±2.5℃、830℃均匀度为±3℃、930℃均匀度为±4.6℃；炉温稳定度为±1℃；碳控系统采用连续式控制方式，碳控精度达到了±0.02％；2mm层深均匀度为±5％、3.5mm层深均匀度为±4.9％、5mm层深均匀度为±3％。 φ4000×2000特大型井式气体渗碳炉系统中的大型淬火油槽容量为120m3、设计了搅拌、过滤、加热、循环冷却等装置；快速淬火油总量为80000Kg，特性温度为700℃、最大冷却速度为107℃/S、600℃冷却速度为107℃/S、300℃冷却速度为21.8℃/S；大型渗碳齿轮(35000Kg)在快速淬火油中淬火回火后，有效硬化层深达到了5.0mm(以HV550为限)、轮齿心部硬度为HRC30、齿面硬度(磨齿后)为HRC58.5。 大型齿轮类零件经过深层渗碳处理后，变形规律表现为以下几种形式：大型齿轮的外径呈胀大趋势。在轴向上，中部变形相对较小，两端变形相对较大；大型齿轮轴的轴向上，两端外径呈胀大趋势，中部外径呈现收缩趋势；大型齿圈的齿顶圆呈胀大趋势，内孔呈现收缩趋势。 热处理工艺措施对大型齿轮类零件的淬火变形控制有明显的改善作用，使大型齿轮的渗碳淬火变形量从采取措施前的5～6mm减少到2mm以下。这些措施包括：在零件机加工前进行调质或正火等预处理；在零件加工的中间过程进行去应力处理；在零件的渗碳和淬火过程中，适当降低加热温度、采取均温措施；根据零件形状的特点采用不同的装炉方式；选用高精度的渗碳设备进行渗碳处理；选择快速淬火油作为淬火介质并在淬火过程中进行均匀搅拌、加热和冷却。 为了预防17CrNiMo6A大型齿轮类零件磨齿裂纹，在渗碳淬火过程中，应采取以下措施：降低渗碳过程的扩散碳势至0.75％；缩短渗碳与高温回火之间的间隔至3h；降低淬火加热温度至820℃；缩短淬火与回火之间的间隔至3h；提高低温回火温度至220℃，延长低温回火时间至48h；在磨齿过程应该减少磨削应力，控制磨削速度。磨齿后采取低温回火处理，以去除磨齿应力。从在大型齿轮渗碳淬火工艺上采取磨齿裂纹预防措施开始，到目前为止，100多炉大型渗碳淬火齿轮的齿面没有出现磨齿裂纹，这证明磨齿裂纹预防措施是有效的。