齒輪鋼的現狀和發(fā)展方向齒輪在工作時(shí)，長(cháng)期受到可變載荷沖擊力、接觸應力、脈動(dòng)彎曲應力和摩擦力等各種應力的影響，同時(shí)也受到加工精度、裝配精度、外硬點(diǎn)磨削等各種因素的影響。因此，齒輪鋼極易損壞。因此，齒輪鋼需要具有高強度和韌性、疲勞強度和耐磨性。 為了生產(chǎn)高質(zhì)量的齒輪鋼，一方面要求鋼廠(chǎng)向用戶(hù)提供淬透性穩定、滿(mǎn)足用戶(hù)技術(shù)要求的齒輪鋼產(chǎn)品；另一方面，齒輪鋼也需要優(yōu)化現有技術(shù)，引進(jìn)新技術(shù)來(lái)提高齒輪質(zhì)量。
與日本、德國和美國生產(chǎn)的齒輪鋼相比，中國齒輪鋼的差距主要有:鋼的品牌沒(méi)有系列化，產(chǎn)品標準落后；鋼的淬透性帶較寬，國外鋼的淬透性帶已達到4RC，而中國鋼的淬透性帶約為6-8HRC，不夠穩定。鋼的純度相對較低。從日本、德國、奧地利等國進(jìn)口的齒輪鋼的氧含量在(7-18)×10-6之間波動(dòng)，中國的約為(15-25)×10-6。非金屬夾雜物分散不充分，分布不均勻，并且具有大顆粒夾雜物。粒度要求不同。中國齒輪鋼一般要求晶粒度為5-8，而日本特別強調滲碳齒輪鋼的晶粒度不應大于6。日本開(kāi)發(fā)了一系列低硅抗晶界氧化滲碳鋼，可將晶界氧化層減少至≤5μm，而SCM420H等鉻鉬鋼為15-20 μm；平均使用壽命短，單位產(chǎn)品能耗大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。
此外，如何保證軋制過(guò)程中孔隙率等低功率缺陷在小的核心范圍內，也是我國尚未研究的領(lǐng)域，因為低功率結構缺陷會(huì )給零件的后續加工和熱處理變形帶來(lái)很多不利影響。
目前，我國汽車(chē)齒輪鋼的主要鋼種仍為20CrMnTi。這種鋼種通常采用氣體滲碳工藝。由于滲碳氣氛中氧化氣體的存在，滲碳層中對氧有較大親和力的元素硅、錳和鉻在晶界被氧化形成晶界氧化層。
晶界氧化層的出現將導致硅、錳、鉻等合金元素固溶量的減少。從而降低滲透層的淬透性，從而降低滲透層的硬度并導致非馬氏體結構的產(chǎn)生，從而顯著(zhù)降低齒輪的疲勞性能。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用兩種方法:1)采用特殊的熱處理工藝真空滲碳可以降低滲碳氣氛中的氧勢，從而有效降低滲碳層晶界氧化的發(fā)生程度。稀土滲碳工藝也能降低晶界的氧化程度。由于稀土優(yōu)先在工件表面富集，并優(yōu)先沿鋼的晶界擴散，并且它與氧的親和力比硅、錳和鉻高得多，因此它將優(yōu)先與氧結合，并防止氧原子繼續向內擴散，從而有助于減少非馬氏體結構的產(chǎn)生 2)通過(guò)合金設計開(kāi)發(fā)抗晶界氧化齒輪鋼 鎳和鉬的抗氧化性強，其次是鉻，錳的抗氧化性弱，而硅的抗氧化性弱(硅的氧化傾向是鉻和錳的10倍) ，因此，為了減少晶界氧化并確保淬透性，在齒輪鋼的成分設計中，應適當降低易氧化元素，尤其是硅的含量，并相應增加硬可氧化元素鎳和鉬的含量。
據報道，將硅、錳和鉻分別控制在0.05%、0.35%和0.01%可以完全抑制表面組織異常，即使在1000℃時(shí)，晶界氧化也很少發(fā)生。
為了滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)高性能、輕量化的發(fā)展要求，未來(lái)應重點(diǎn)發(fā)展窄淬透性齒輪鋼、超低氧滲碳鋼、低晶界氧化物滲碳鋼、超細晶粒滲碳鋼、提高高溫硬度和抗高溫軟化性能的滲碳鋼、易切削齒輪鋼、冷鍛齒輪鋼等。
