图9是与外商配套的渗碳齿轮的黑色组织，因黑色组织闲扰寻求解决办法，由图9可见黑色组织相当严重，将试块截面经抛光后极轻腐蚀，即清晰可见表层有大量黑色网络存在。这种网络叫做黑网，主要由合金元素Cr被氧化析出，基体变为非马氏体，导致硬度大幅度下降。其黑网深度约在30～40μm。
其硬度分布曲线如图10所示。表面硬度仅550HV，严重影响齿轮产品的品质。研究认为黑色组织的机理是一种内氧化现象；氧原子沿晶界扩散，将晶界周围的Cr原子氧化沉淀在晶界，由于基体贫Cr在油冷时转变为非马氏体，从而成为黑色网络。根据这一形成机理，稀土渗碳时由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散，由于与氧的亲合力远比Cr原子高得多，它将优先与氧结合，阻碍氧原子继续向内扩散，从而有助于减轻黑色组织。
为此我们对稀土渗碳试样进行了多次检验。由于晶界上也优先沉淀析出碳化物，轻腐蚀时极易出现更严重的黑网，因而只能挑选没有碳化物析出的试样，用极轻的腐蚀进行检验，结果如图11所示，黑色组织甚为轻微，黑网只能在个别地方隐约可见。硬度分布曲线见图12，表层有所下降接近59～60HRC，而有碳化物析出的试样表面硬度则高达820HV，约63～64HRC(见图12)。由此可见，渗碳中加入足够的稀土将是解决常规渗碳黑色组织的最简便有效的方法。
对生产现场实际情况各项技术的经济指标进行对比总结如下：对汽车变速箱齿轮模数M5～M8，我们推荐采用880℃稀土渗碳，无论是渗碳速度或生产周期、能耗、齿轮热后畸变、黑色组织、表面硬度和渗层金相组织与控制，以及降低成本、提高产品质量等方面均较原工艺920℃渗碳有着无可比拟的优势，尤其是减少齿轮畸变与防止热后精度大幅下降方面的作用更为显著。在生产出口变速箱与外商配套方面，找到了一种简便、实效和具有中国特色的先进工艺方法。
3．载重车后桥终端螺旋盘齿与锥齿轮传动的专用稀土渗碳工艺
(1)本传动齿轮的工作条件及破坏形式 这是汽车齿轮中受力最复杂及工作条件最恶劣的一对传动。当汽车急转弯和道路崎岖不平及凸凹反差大时，除受正常的滚动摩擦外还受动态的冲击与高接触应力下的滑动摩擦。若齿轮因热处理产生变形，齿面啮合较差或因装配不当发生偏载还会产生局部应力集中，当这些不利因素在某种特定的条件下相互叠加将造成这对齿轮的早期破损。正常跑车时承受动态的周期性的滚动与滑动摩擦，承受极高磨擦磨损与疲劳粘着磨损，当启动与刹车、突然加速与停车、转弯或道路崎岖时还要承受冲击与多种疲劳磨损。尤其我国运输车辆超载严重及乡间道路路况较差，因此这对传动的寿命很低，跑车历程很短，成为车主头痛之事。
根据在制造企业的了解，这对传动齿轮的破坏形式为：①断齿尤以锥齿较多，断口分析其原因有严重超载与偏载，断口夹杂，断口呈粗晶状在扫描电镜下观察为一标准沿晶断口，具有氢脆断口特征。②疲劳剥落，其形貌有点蚀、较深的块状剥落、局部大片疲劳剥落等。③典型严重磨损与疲劳磨损，严重磨损加疲劳剥落等等。根据其受力与破损特征，其主要原因为摩擦、粘着与疲劳裂纹的萌生与扩展，或两者的复合。
(2)研究对策根据理论分析与实践证明，稀土渗碳的典型标准金相组织对上述的破坏特性具有很高的抗力。众所周知，碳化物具有很高的硬度、耐磨性及抗粘着磨损，而马氏体晶粒及残留奥氏体的超细化可使马氏体的强度与韧性特别是抗断裂的性能得到较大提高，其裂纹萌生与扩展抗力同步提高。稀土渗碳的典型标准组织(见图13)在渗碳外表面过共析区沉淀析出细小弥散颗粒状碳化物，其基体为超细隐晶马氏体与残留奥氏体，把两者的特性合理地结合复合在一起，从而使这种组织具有很高的耐磨性(包括抗粘着)与接触疲劳性能，能使齿轮的耐磨性及接触疲劳寿命与弯曲疲劳寿命均同步大幅提高。因而这是提高这类齿轮齿面承载能力与延长使用寿命既简单又有成效的方法。
(3)中大模数齿轮的稀土渗碳工艺 即上述这对齿轮副的应用实例，渗层要求1.7～2.2mm，主动锥齿轮稀土渗碳后可直接淬火，而被动盘齿出炉后必须在淬火压床上压淬。渗碳可在多种渗碳炉中进行，产量很大时常在贯通式连续式渗碳炉中进行。我们曾于原哈尔滨拖拉机配件厂合作进行过稀土可控渗碳，并用于生产。实践证明，只要工艺参数凋整得当，即能获得较快的渗速又能获得典型的标准金相组织(见图13)。
(4)生产应用效果 该厂主要生产8～10t载重汽车的后桥螺旋锥齿轮副与汽车总装厂配套，月产约2000套。用户反馈信息为：不加稀土的金相组织符合汽车拖拉机齿轮金相检验标准，退货率约为5％～7％，而加稀土可控渗碳后退货率下降至1％～2％。证明采用稀土可控渗碳后取得了明显的技术经济效益。
五、结语
(1)最近研制成功的有机稀土目前尚处于试用阶段，初步应用结果表明使用效果与稀土盐相当，但可溶解性优于前者，可在多种油溶性渗碳介质中溶人，而且不易产生堵塞，使用简便，价格合理。并由专业化公司独家进行生产，从而保证了产品质量与及时供应。
(2)总结过去经验与近期试验。根据当前我国汽车行业实际情况，特向同行推荐了具有舆型意义的两种稀土渗碳工艺：
其一，汽车变速箱齿轮880_℃稀土可控渗碳，目标在于减少齿轮热后产生畸变，保持较高的精度等级，为出口配套寻找具有良好综合技术经济指标的先进工艺方法。
其二，后桥末端圆锥螺旋传动副，为这种以寿命很低的齿轮副提供对策。稀土渗碳典型微观组织正好符合其受力条件与工作条件，实践证明也产生了预期效果。
(3)稀土共渗技术是我国的发明专利，在化学热处理与表面处理中有着其特殊的作用，其潜在特性远未发挥，未加以充分利用，作为发明单位自感十分遗憾。稀土在上述领域有着广大发展空间与技术市场，希望有兴趣企业界共同合作，充分利用我国宝贵资源为社会创造财富，创制新的工艺技术。
(4)坚持走市场化道路，共同开发稀土渗碳、稀土渗氮、稀土多元共渗以及稀土表面处理等市场。按市场需求共同开发新的产品，新的工艺技术，继续走创新之路。
