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通过光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计及维氏硬度计对失效的20CrMnTiH材质的凸轮轴惰齿轮和曲轴齿轮分别进行了微观组织、表面断裂形貌、表面硬度、心部硬度的分析。结果表明,失效的主要原因为热处理过程中渗碳层深超深及心部硬度超标。在采取措施控制渗碳层深及降低心部硬度后,发动机齿轮的服役寿命得以延长。