雖然齒輪鋼生產(chǎn)工藝在不斷進步，但國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)齒輪鋼時仍存在不少難點：
1、化學(xué)元素控制困難
1）Si元素控制。齒輪鋼生產(chǎn)全程Si、C元素控制較困難，特別是Si元素控制難度較大，在冶煉過程中含量波動范圍較大。冶煉中脫O及Si元素控制不良，不僅會造成成品鋼中硅元素含量過高，而目脫氧劑使用種類增多，給鋼材質(zhì)量帶來不良影響。因此在滿足標(biāo)準(zhǔn)范圍的前提下不能將Si配得太高，否則會影響鋼材的純凈度。
2）S元素控制。MnCr系列齒輪鋼要求成品[%S]的范圍為0.020~0.035，在生產(chǎn)中一般在VD階段加入塊狀FeS或采用喂FeS線的方法調(diào)整S元素的含量。但由于FeS中S元素含量較高，且S收得率并不是穩(wěn)定，這就使成品中S的控制困難，含量波動較大。S在鋼中是形成夾雜物的一種主要元素，容易與作為齒輪鋼主要元素的Mn形成MnS夾雜，影響鋼材抗疲勞性能。
3）C元素控制。C是影響齒輪鋼淬透性的最重要元素，但由于齒輪鋼種碳含量要求低、成分波動要求要窄，鋼水很容易發(fā)生過氧化，造成成品C偏低，使鋼材的淬透性降低。
4）Al元素控制。齒輪鋼可以通過添加Al、Ti、Nb等有細(xì)化晶粒作用的元素來進行晶粒的細(xì)化，然而如果Ti含量過高，容易形成粗大的TiN夾雜，此中夾雜有棱角且不易變形，會降低鋼材疲勞壽命。齒輪鋼可以通過添加Al來細(xì)化晶粒，Al的脫氧效果比較強，很難控制鋼中酸溶鋁可以進一步降低鋼中的[O]，防止鋼液二次氧化，Al的加入量不足，起到的作用不足，但若Al加入過量，在澆注時若發(fā)生二次氧化，Al會繼續(xù)脫氧產(chǎn)生殘余氧化物，達(dá)不到精煉效果，嚴(yán)重時還可能堵塞水口。一般情況下是以喂鋁線的方式調(diào)整鋼中Al含量，但Al線收得率不穩(wěn)定。
5）O含量控制。鋼中氧含量偏高造成齒輪鋼質(zhì)量差的根本原因。朱蘊策通過研究發(fā)現(xiàn)，若20MnCr5鋼中ω[O]從28ppm降低至18ppm時，齒輪鋼抗觸疲勞強度可提高27%；若ω（O）從45ppm降至220ppm，抗觸疲勞強度可提高47%。
2、夾雜物的控制
鋼中Ti的存在會增加鋼液粘度；冶煉過程中使用鋁鐵脫氧產(chǎn)生的不變形的Al2O3夾雜，在澆注過程容易堵塞水口，引發(fā)水口結(jié)瘤，使連鑄生產(chǎn)不能正常進行。國產(chǎn)齒輪鋼中的硫化物雖然在鋼中分布比較均勻，但其形狀為細(xì)長條狀且兩頭尖，而國外齒輪鋼中控制硫化物一般為短粗形。細(xì)長狀硫化物易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低齒輪鋼疲勞性能。在機械加工時，細(xì)長狀硫化物會形成長金屬屑，纏繞工具，影響加工性能。
3、淬透性達(dá)標(biāo)率
齒輪鋼的淬透性帶寬要求窄，德國MnCr系列齒輪鋼對淬透性帶寬的要求是不能大于6HRC，同一批鋼材硬度值波動不大于4HRC。GB/ T5216-2004標(biāo)準(zhǔn)帶寬要求比較寬松，為12HRC，目前國產(chǎn)的波動范圍一般在8~12HRC，甚至更大。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。
4、帶狀組織
帶狀組織的出現(xiàn)使材料的縱向、橫向的力學(xué)性能發(fā)生很大差異，力學(xué)性能出現(xiàn)明顯的方向性，一般情況下縱向抗拉強度提高，斷面收縮率、伸長率較好，而橫向抗拉強度降低，最為明顯的就是伸長率和斷面收縮率，隨著帶狀組織的加重，各向異性會更加惡化。帶狀組織是很難消除的，MnCr系齒輪鋼要求帶狀組織不能大于2級。減少成分的偏析是解決帶狀組織的根本方法。
——本文摘自論文文獻綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號