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雖然降低鋼中氧及夾雜物含量是獲得純凈鋼的一種途徑，但是要想得到零夾雜的彈簧鋼比較困難，為此有研究者提出了氧化物冶金技術(shù)，這是一種有效的晶粒細(xì)化的方法，是實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料強(qiáng)度與韌性成倍提高的有效方法。它利用鋼中細(xì)小彌散的高熔點(diǎn)非金屬夾雜物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作為晶內(nèi)鐵素體的形核核心，從而起到細(xì)化晶粒的作用。國內(nèi)外已經(jīng)對(duì)Ti、Zr氧化物體系做了系統(tǒng)的研究，認(rèn)為含鈦氧化物是理想的。在奧氏體晶粒內(nèi)鈦的氧化物質(zhì)點(diǎn)成為針狀鐵素體有效形核地點(diǎn)，促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形成。但是，由于鋼種成分的限制，鈦氧化物冶金的推廣受到了限制。近幾年開始對(duì)稀土元素進(jìn)行研究，可以利用稀土元素的強(qiáng)脫氧脫硫能力及產(chǎn)物熔點(diǎn)高的特點(diǎn)來研究稀土氧化物對(duì)鋼材性能的影響。



合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的。
按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。
（1）普通低合金鋼
普通低合金鋼是一種含有少量合金元素（多數(shù)情況下其總量W總不超過3%）的普通合金鋼。這種鋼的強(qiáng)度比較高，綜合性能比較好，并具有耐腐蝕、耐磨、耐低溫以及較好的切削性能、焊接性能等。
在大量節(jié)約稀缺合金元素（如鎳、鉻）條件下，通常lt普通低合金鋼可頂1.2—1.3t碳素鋼使用，其使用壽命和使用范圍更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過碳素鋼。普通低合金鋼可以用一般冶煉方法在平爐、轉(zhuǎn)爐中冶煉，成本也和碳素鋼接近。




與日本、德國、美國生產(chǎn)的齒輪鋼相比，中國齒輪鋼存在的差距主要是：鋼的牌號(hào)未形成系列化，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)落后；鋼的淬透性帶較寬，國外鋼的淬透性帶已經(jīng)達(dá)到4HRC，而中國在6-8HRC左右，并且不夠穩(wěn)定；鋼的純凈度較低，從日本、德國、奧地利等國進(jìn)口的齒輪鋼，其氧含量波動(dòng)在（7-18）×10-6，中國在（15-25）×10-6左右，并且非金屬夾雜物彌散程度不夠，分布不均，大顆粒夾雜物較多；晶粒度要求不同，中國齒輪鋼晶粒度級(jí)別一般要求5-8級(jí)，而日本特別強(qiáng)調(diào)滲碳齒輪鋼的晶粒度應(yīng)不粗于6級(jí)；日本開發(fā)了低硅抗晶界氧化滲碳鋼系列，可使晶界氧化層降低到≤5μm，而SCM420H等Cr-Mo鋼為15-20μm；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，在軋制過程中如何保證疏松等低倍缺陷在很小且芯部范圍內(nèi)，也是中國未曾研究的領(lǐng)域，因?yàn)榈捅督M織缺陷會(huì)對(duì)零件后續(xù)加工以及熱處理變形帶來很多不利影響。



目前，中國汽車用齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTi，該鋼種通常采用氣體滲碳工藝，由于滲碳?xì)夥罩醒趸詺怏w的存在，導(dǎo)致滲層中對(duì)氧親和力較大的元素Si、Mn、Cr在晶界處發(fā)生氧化，形成晶界氧化層。晶界氧化層的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致滲層Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低滲層的淬透性，從而降低滲層的硬度并導(dǎo)致非馬氏體組織的產(chǎn)生，進(jìn)而顯著降低齒輪的疲勞性能。為解決這一問題可以采用兩種手段：

1）采用特殊的熱處理工藝。真空滲碳可降低滲碳?xì)夥罩械难鮿?，從而可以較為有效地減小滲碳層晶界氧化的發(fā)生程度；稀土滲碳工藝也可以降低晶界氧化程度，由于稀土優(yōu)先在工件表面富集并擇優(yōu)沿鋼的晶界擴(kuò)散，而且與氧的親合力遠(yuǎn)比Si、Mn、Cr高得多，它將優(yōu)先與氧結(jié)合,阻礙氧原子繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散，從而有助于減輕非馬氏體組織的產(chǎn)生。




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