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與日本、德國、美國生產的齒輪鋼相比,中國齒輪鋼存在的差距主要是:鋼的牌號未形成系列化,產品標準落后;鋼的淬透性帶較寬,國外鋼的淬透性帶已經達到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、奧地利等國進口的齒輪鋼,其氧含量波動在(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別一般要求5-8級,而日本特別強調滲碳齒輪鋼的晶粒度應不粗于6級;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,單位產品能耗大,勞動生產率低。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,也是中國未曾研究的領域,因為低倍組織缺陷會對零件后續(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,由于滲碳氣氛中氧化性氣體的存在,導致滲層中對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)生會導致滲層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致非馬氏體組織的產生,進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氣氛中的氧勢,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)沿鋼的晶界擴散,而且與氧的親合力遠比Si、Mn、Cr高得多,它將優(yōu)先與氧結合,阻礙氧原子繼續(xù)向內擴散,從而有助于減輕非馬氏體組織的產生。


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