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)備的主要傳動部件都是齒輪傳動。近年來，我國齒輪產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，齒輪產(chǎn)業(yè)已成為中國機(jī)械通用零部件基礎(chǔ)件領(lǐng)域的級行業(yè)，中國已經(jīng)成為名副其實(shí)的世界齒輪制造大國。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)品的主要原材料來源，因此齒輪鋼的變動對齒輪行業(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，其市場份額分別為18%、12%、8%;齒輪裝備占市場份額的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、齒輪鋼的市場需求2018年我國齒輪鋼產(chǎn)量達(dá)347萬噸，從供需情況看，國產(chǎn)齒輪鋼在數(shù)量上基本能滿足國內(nèi)汽車及工程機(jī)械齒輪的需求。隨著我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長，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，無疑將對齒輪鋼市場注入強(qiáng)大的動力和活力。

我國齒輪鋼的生產(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滲層和心部不出現(xiàn)過冷奧氏體分解產(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。此外，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

用末端淬透性來代替以往的機(jī)械性能檢驗(yàn)是評價齒輪鋼質(zhì)量的重大進(jìn)步。末端淬透性的穩(wěn)定與否對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、德國的H鋼(HH鋼、HL鋼)標(biāo)準(zhǔn)水平基本上是相當(dāng)?shù)摹Ｎ覈壳皩X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。國外對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

氧含量對齒輪疲勞壽命的影響已越來越受到人們的關(guān)注。日本對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)系曾做過實(shí)驗(yàn)，當(dāng)氧含量從25×10E-6降到10×10E-6以下時，其疲勞壽命可以數(shù)倍的增加，中國對SCM420H、20MnCr5等引進(jìn)鋼種也進(jìn)行過脫氣和不脫氣的對比實(shí)驗(yàn)，證實(shí)脫氣50多以上。由于工業(yè)發(fā)達(dá)國家擁有先進(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年開始至今我國分別從日本、德國、奧地利等國進(jìn)4口的齒輪鋼其氧含量波動在(7～18)×10E-6。中國電爐單煉的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)，同時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，D類夾雜不大于l級。A類夾雜對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，鋼中對硫含量的上、下限都提出了要求，因此齒輪鋼今后對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，目前國內(nèi)大多數(shù)特鋼廠都可以達(dá)到1級以下的水平。

3、晶粒度

晶粒尺寸大小是齒輪鋼的又一項重要指標(biāo)，細(xì)小均勻的奧氏體晶粒度對穩(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)則而無法配對。晶粒細(xì)化主要通過添加一定量的細(xì)化晶粒元素如Al、Ti、Nb等來達(dá)到。

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

4、加工性和易切削性

隨著齒輪加工線的自動化，為了不斷提高生產(chǎn)效率，許多國家正在研究使用易切削的齒輪鋼。在法國和德國標(biāo)準(zhǔn)中，有許多硫有下限要求的鋼號，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。這些鋼比我國國標(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)的冶煉方法來提高易切削性仍是比較困難的，需要通過合適的冶煉工藝以改善硫化物的形狀及其分布狀態(tài)來達(dá)到。另外，通過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。