高速重载齿轮作为工程机械关重件,在装备制造领域有重要应用。如果齿轮的渗碳及淬火过程工艺制定不当,则齿轮容易出现网状碳化物、硬度曲线分布不均、组织不均匀等问题,导致齿轮使用寿命锐减甚至在热处理结束时由于变形和开裂导致齿轮直接报废。为了提高高速重载齿轮质量,需要科学合理地制定热处理工艺。本文通过数值模拟和实验相结合的方法对齿轮的渗碳过程、空淬过程、油淬过程进行分析并制定出合适的工艺。首先通过模拟软件对齿轮的热处理工艺进行模拟,包括渗碳温度对渗碳效果的影响、空淬温度对淬火效果的影响、油淬温度对淬火效果的影响。计算结果表明：在TC4℃进行渗碳,组织以及性能相对较好,同时齿轮表层碳浓度和渗碳层深度也满足实际要求；在TA4℃进行空淬过程时,可以获得较好的组织并且硬度分布均匀此时变形开裂的倾向较小；在TO3℃附近进行油淬时,齿轮的组织、碳浓度、硬度分布和变形均没有明显的差别,因为齿轮的Ac3温度为753℃,为保证在实际生产时齿轮能完全奥氏体化,确定TO3℃为油淬温度。据此为齿轮的工艺制定提供技术上的依据并且确定两种热处理工艺,并对两种工艺进行计算,通过工艺对比获得满足工艺要求的碳浓度、渗碳层深度、硬度、组织分布的方案。通过对确定的工艺下不同放置情况齿轮变形的程度分析发现在固定侧面时齿轮的变形最小也最均匀。最后通过随炉试块的实验初步证明了所设计工艺的合理性。