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一、不常用工艺
1)渗碳后降温至淬火温度，经保温后直接淬火。采用此方法容易使材料晶粒粗大，脆性较大，工件组织应力大，只能承载强度较小的小模数齿轮。
2)渗碳后直接出炉空冷或出炉后进缓冷坑冷到室温，再重新进炉加热淬火。20CrMnMo钢的特性，在工件渗碳后对冷却速度应有严格要求，否则冷却时工件表层组织和次表层组织转变不同步，造成工件表面产生较大的拉应力，工件容易开裂。
3)对使用性能要求高的深层渗碳零件，为了同时确保表面渗碳层和心部组织的质量指标，也可采用两次淬火，一次加热到心部AC3+(30-50)℃淬火，第二次加热到表面AC1+(30-50)℃淬火，但这样热处理后产生应力大，而且能耗高。
二、常用工艺
渗碳后先炉冷到550℃出炉空冷，随后重新入炉加热淬火，此方法是目前生产中20CrMnMo钢零件常用的工艺。也存在问题：热处理时间长，一方面由于渗碳后需炉冷到一定温度才能出炉，出炉温度越低对工件表面减少氧化脱碳越有利。另一方面，由于工件进行淬火加热时，需经过一段建立炉气碳势的时间，才能确保淬火后工件的表面质量。
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