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滲碳齒輪的熱處理變形直接影響到齒輪的精度、強度、噪聲和壽命，即使在滲碳熱處理后加上磨齒工序，變形仍然要降低齒輪的精度等級。影響滲碳熱處理變形的因素較多，只有控制各方面的因素才能將變形控制到較小程度。控制齒輪變形也必須在制造齒輪的全過程中設法去解決。

預備熱處理對齒輪變形的影響正火硬度過高、混晶、大量索氏體或魏氏組織都會使內孔變形增大，所以要用控溫正火或等溫退火來處理鍛件。

淬火時，淬火應力越大，相變越不均勻；比容差越大，則淬火變形越嚴重。通過對齒輪滲碳淬火冷卻時各部位的冷卻速度、組織及硬度狀態比較分析，可以發現各部位冷卻速度的不同導致產生熱應力，由冷速不均勻所導致組織轉變的不同時性會造成組織應力。齒輪的結構，例如形狀、尺寸等是影響熱處理變形的因素之一。動錐齒輪模型，其齒部厚度Lo與齒座厚度L的比例影響齒輪底面變形，當L≥Lo時，齒輪底面變形。


回火是將淬火后的金屬成材或零件加熱到某一溫度，保溫一定時間后，以一定方式冷卻的熱處理工藝，回火是淬火后緊接著進行的一種操作，通常也是工件進行熱處理的朂后一道工序，因而把淬火和回火的聯合工藝稱為朂終處理。回火之所以具有這些作用，是因為溫度升高時，原子活動能力增強，鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進行擴散，實現原子的重新排列組合，從而使不穩定的不平衡組織逐步轉變為穩定的平衡組織。

內應力的消除還與溫度升高時金屬強度降低有關。一般鋼鐵回火時，硬度和強度下降，塑性提高。回火溫度越高，這些力學性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼，在某一溫度范圍回火時，會析出一些顆粒細小的金屬化合物，使強度和硬度上升。這種現象稱為二次硬化。

刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大，內應力減小，韌性稍有提高。