對汽車齒輪鍛造毛坯進行預先熱處理,主要是為了獲得適宜的鍛件表面硬度并為第二熱處理作好金相組織準備。傳統的預先熱處理方法大多采用常規正火處理。該工藝設備簡單、能耗少、工藝要求不高,因此應用較為廣泛。隨著對汽車齒輪質量要求的提高,特別是引進車型用鋼材料的多樣化,由于普通正火時鋼的組織轉變是在一定溫度范圍內進行,因此得到的組織不均勻;而且批量正火冷卻時,鍛坯往往成堆在空氣中冷卻或吹風冷卻,其冷卻速度易受其在堆中的位置及周圍環境的影響,造成同批零件的硬度波動較大(156～207HB),同時又會增大滲碳淬火時的變形量,而對于淬透性較高的鋼,甚至會產生貝氏體組織。因此,國內逐步采用等溫退火工藝進行預先熱處理,通常等溫溫度在560～650℃范圍內,以保證現代化大批量生產時,齒坯在預先熱處理后能獲得均勻的組織和硬度(160～180HB),這對于減少齒輪的滲碳淬火變形,降低運行時的噪音具有重要意義。在國外,汽車齒輪鍛坯普遍采用等溫退火處理,而且對不同的材料規定了不同的等溫退火工藝,如德國大眾公司、奔馳公司、意大利菲亞特公司等。國外生產實踐表明,經等溫退火處理的齒輪不僅機加工性能大大提高,而且滲碳淬火后的變形也明顯減小。
當然,采用等溫退火仍需將鍛坯重新自室溫加熱至900℃以上高溫,這將消耗大量能源。由于汽車齒輪鍛造的終鍛溫度一般在900℃以上,此時工件仍處于奧氏體狀態,如迅速將其均勻冷卻到Ar1以下珠光體相變區進行等溫轉變,可獲得與常規等溫退火相似的顯微組織和硬度,從而大大節約能源和提高勞動生產率并改善鍛坯質量。近年來,在汽車工業,利用鍛造余熱進行等溫退火已有研究和應用,但要進行大批量生產依然還存在一些技術難點。