齒輪產(chǎn)品是機(jī)械工業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的主要傳動(dòng)部件都是齒輪傳動(dòng)。近年來(lái),，我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,，齒輪產(chǎn)業(yè)已成為中國(guó)機(jī)械通用零部件基礎(chǔ)件領(lǐng)域的級(jí)行業(yè),，中國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的世界齒輪制造大國(guó),。而齒輪行業(yè)的主要上游產(chǎn)業(yè)為鋼鐵產(chǎn)業(yè)，鋼鐵是齒輪產(chǎn)品的主要原材料來(lái)源,，齒輪鋼的變動(dòng)對(duì)齒輪行業(yè)有著直接的影響,。

齒輪鋼的應(yīng)用齒輪鋼使用覆蓋面較廣，我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)由三部分合成：車列齒輪,、工業(yè)齒輪和齒輪裝備,。其中，車列齒輪其市場(chǎng)份額達(dá)到60%;工業(yè)齒輪由工業(yè)通用,、專用,、特種齒輪構(gòu)成，其市場(chǎng)份額分別為18%,、12%、8%;齒輪裝備占市場(chǎng)份額的2%。

車輛齒輪主要是為汽車,、摩托車,、農(nóng)用運(yùn)輸車、農(nóng)機(jī),、工程機(jī)械配套的齒輪,，以汽車齒輪為主。車輛齒輪中汽車齒輪占60%,、摩托車3.5%,、農(nóng)用運(yùn)輸車15%、農(nóng)機(jī)12%,、工程機(jī)械9.5%,。

工業(yè)齒輪是為工業(yè)企業(yè)用各種成套機(jī)械裝備配套的齒輪裝置(如減速機(jī))，約占齒輪總量的40%,。

2,、齒輪鋼的市場(chǎng)需求2018年我國(guó)齒輪鋼產(chǎn)量達(dá)347萬(wàn)噸，從供需情況看,，國(guó)產(chǎn)齒輪鋼在數(shù)量上基本能滿足國(guó)內(nèi)汽車及工程機(jī)械齒輪的需求,。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)，機(jī)械制造業(yè)持續(xù)發(fā)展,，汽車等制造業(yè)用齒輪鋼,，作為重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵特鋼品種;高強(qiáng)高韌汽車用鋼、高品質(zhì)軸承鋼,、壽命更持久的齒輪需求量日趨增長(zhǎng),，無(wú)疑將對(duì)齒輪鋼市場(chǎng)注入強(qiáng)大的動(dòng)力和活力。

我國(guó)齒輪鋼的生產(chǎn)主要集中在特鋼企業(yè),，大約占總量的35%,。

齒輪鋼不但要有良好的強(qiáng)韌性、耐磨性,，承受沖擊,，彎曲和接觸應(yīng)力，且還要變形小,、精度高,、噪音低。齒輪的生產(chǎn)和加工工藝,，除了一般的淬火,、回火熱處理外，還采用滲碳淬火,、氮化處理,、高頻淬火等多種表面硬化處理,。通常，齒輪制造對(duì)齒輪鋼的技術(shù)要求主要有：

(1)足夠的心部淬透性和良好的深層淬透性,，確保齒輪滲碳淬火時(shí)滲層和心部不出現(xiàn)過(guò)冷奧氏體分解產(chǎn)物;

(2)齒輪滲碳淬火后變形小,，免去或減少磨削加工，降低運(yùn)行噪音;

(3)良好的成形性;

(4)良好的可熱處理性,。

高質(zhì)量水平的齒輪鋼主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：即末端淬透性帶窄,，離散度小;純潔度高;晶粒細(xì)小均勻。良好的加工性能(包括冷,、熱加工性和易切削性)也是齒輪行業(yè)所關(guān)心的重要指標(biāo),。

1、末端淬透性

用末端淬透性來(lái)代替以往的機(jī)械性能檢驗(yàn)是評(píng)價(jià)齒輪鋼質(zhì)量的重大進(jìn)步,。末端淬透性的穩(wěn)定與否對(duì)齒輪熱處理后變形量的影響很大,，淬透性帶寬度愈窄，離散度愈小,，愈有利于齒輪的加工及提高其嚙合精度,。我國(guó)現(xiàn)行的GB/T《保淬透性結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中的淬透性帶“帶寬”水平與美國(guó)、德國(guó)的H鋼(HH鋼,、HL鋼)標(biāo)準(zhǔn)水平基本上是相當(dāng)?shù)?。我?guó)目前對(duì)齒輪的帶寬控制情況是:骨干企業(yè)是兩點(diǎn)控制，J9一般為6～8HRC,，J15一般為6～10HRC;一般企業(yè)要求符合GB/T或單點(diǎn)控制,。國(guó)外對(duì)齒輪鋼淬透帶寬的控制一般是全帶控制在4～7HRC。

2,、鋼中氧含量及夾雜物的要求

氧含量對(duì)齒輪疲勞壽命的影響已越來(lái)越受到人們的關(guān)注,。日本對(duì)Cr、Cr-Mo,、Cr-Ni-Mo滲碳合金鋼的氧含量和疲勞壽命之間的關(guān)系曾做過(guò)實(shí)驗(yàn),，當(dāng)氧含量從25×10E-6降到10×10E-6以下時(shí)，其疲勞壽命可以數(shù)倍的增加,，中國(guó)對(duì)SCM420H,、20MnCr5等引進(jìn)鋼種也進(jìn)行過(guò)脫氣和不脫氣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證實(shí)脫氣50多以上,。由于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家擁有先進(jìn)的技術(shù)裝備和工藝技術(shù),，其齒輪鋼的氧含量普遍較低，1986年開始至今我國(guó)分別從日本,、德國(guó),、奧地利等國(guó)進(jìn)4口的齒輪鋼其氧含量波動(dòng)在(7～18)×10E-6。中國(guó)電爐單煉的20CrMnTi氧含量水平約(30～40)×10E-6,，電爐+LF爐雙煉法生產(chǎn)的齒輪鋼氧含量約25×10E-6,，經(jīng)VD真空處理后可達(dá)到20×10E-6以下,。為了適應(yīng)齒輪鋼的新要求，各鋼廠經(jīng)技術(shù)改造,，生產(chǎn)的齒輪鋼純凈度也達(dá)到較高水平,，大大縮短了與國(guó)際水平的差距,。

目前齒輪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已將汽車用齒輪鋼的氧含量規(guī)定為≤20×10E-6,，而很多采用LF+VD或LF+RH精煉處理的特殊鋼廠家，已可以將齒輪鋼的氧含量控制在15×10E-6以下,。非金屬夾雜物中B,、D類夾雜對(duì)齒輪的疲勞壽命影響非常大，這兩類夾雜物也與氧含量有關(guān),，與非金屬夾雜物的尺寸及分布有很大關(guān)系,。目前要求B類夾雜不大于2級(jí)，D類夾雜不大于l級(jí),。A類夾雜對(duì)齒輪鋼的疲勞壽命影響不大,，并且隨著易切削齒輪的發(fā)展，鋼中對(duì)硫含量的上,、下限都提出了要求,，齒輪鋼今后對(duì)A類夾雜的數(shù)量、形態(tài)及分布提出要求,。C類夾雜為硅酸鹽類夾雜,，由于冶煉裝備的變化，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)特鋼廠都可以達(dá)到1級(jí)以下的水平,。

3,、晶粒度

晶粒尺寸大小是齒輪鋼的又一項(xiàng)重要指標(biāo)，細(xì)小均勻的奧氏體晶粒度對(duì)穩(wěn)定鋼材的末端淬透性,，減少齒輪熱處理后的變形量,，提高滲碳鋼的脆斷抗力具有重要意義。因?yàn)榇至５木ЯＪ節(jié)B層碳濃度相對(duì)增高,，導(dǎo)致脆性增加,，使彎曲強(qiáng)度下降，齒面容易剝落,。如果出現(xiàn)混晶,，有可能使齒牙之間的熱處理變形失去規(guī)則而無(wú)法配對(duì)。晶粒細(xì)化主要通過(guò)添加一定量的細(xì)化晶粒元素如Al,、Ti,、Nb等來(lái)達(dá)到。

現(xiàn)在比較一致的看法是：控制Al含量為0.020%～0.055%,，配以一定的氮含量0.010%-0.018%,，使之形成AIN起釘扎作用,，可阻止晶粒長(zhǎng)大。

4,、加工性和易切削性

隨著齒輪加工線的自動(dòng)化,，為了不斷提高生產(chǎn)效率，許多國(guó)家正在研究使用易切削的齒輪鋼,。在法國(guó)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中,，有許多硫有下限要求的鋼號(hào)，其硫含量一般只0.020%～0.035%,，而不是原先概念中硫越低越好的思路,。這些鋼比我國(guó)國(guó)標(biāo)GB731-88易切削結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件中的硫含量(低的S=0.040%～0.080%，高的S=0.23%～0.33%)低得多,。顯然僅按常規(guī)的冶煉方法來(lái)提高易切削性仍是比較困難的,，需要通過(guò)合適的冶煉工藝以改善硫化物的形狀及其分布狀態(tài)來(lái)達(dá)到。通過(guò)鋼材鍛軋后的空冷處理,，防止粒狀貝氏體的出現(xiàn),，改善金相組織，也是提高切削性能的有效途徑,。