齒輪鋼

齒輪鋼是對可用於加工製造齒輪的鋼材的統稱。一般有低碳鋼如20#鋼，低碳合金鋼如：20Cr、20CrMnTi等，中碳鋼：35#鋼、45#鋼等，中碳合金鋼：40Cr、42CrMo、35CrMo等，都可以稱為齒輪鋼。這類鋼材通常按照使用要求經過熱處理之後都具備良好的強度、硬度、和韌性，或者是表面耐磨而心部有良好的韌性耐衝擊。

齒輪鋼是汽車、鐵路、船舶、工程機械中使用特殊合金鋼中要求較高的關鍵材料之一，是保證安全的核心部件的製造材料。齒輪鋼正朝着高性能、長壽命、齒輪運行平穩、低噪音、安全性、低成本、易加工、多品種等方向發展。 ^[1] 

淬透性是齒輪鋼的重要性能指標之一，它主要是保證不同大小齒輪的心部硬度，且有利於控制齒輪熱處理變形。齒輪鋼的淬透性和淬透性帶寬的控制，主要取決於化學成分及其均勻性。也就是對淬透性影響大的元素如碳、錳等的控制，根據鋼中碳和合金元素對淬透性各點硬度值的影響，確定該鋼的內控成分範圍。

鋼中存在的氧化物和硫化物夾雜、有害元素如氮、氫、氧等，會降低鋼材的力學性能，惡化鋼材的工藝性能，從而影響汽車滲碳齒輪的使用壽命。

國內外對齒輪鋼的氧含量要求控制在20×10^-6以下，國際先進水平是在12×10^-6以下，而國內有些特鋼廠已達到15×10^-6以下。

晶粒大小是齒輪鋼的一項重要指標。齒輪鋼中細小均勻的奧氏體晶粒，淬火後得到細馬氏體組織，明顯改善齒輪的疲勞性能，同時減少齒輪熱處理後的變形量。齒輪鋼晶粒度要求≥6級，通常是在冶煉時控制鋼中殘餘鋁含量達到細化晶粒的。 ^[2] 

帶狀組織是鋼的組織缺陷。對齒輪鋼而言，嚴重的帶狀組織將影響滲碳的均勻性，增加淬火變形程度，使滲碳齒輪尺寸精度差。因此，齒輪鋼的帶狀組織要求不大於3級。

為了減輕或消除齒輪鋼的帶狀組織，在冶煉、軋製過程中應採取適當的技術措施。在冶煉過程中，要儘量降低鋼中有害元素、氣體及夾雜物的含量；在澆注過程中，要採用低的澆注温度、提高冷卻速度和採用電磁攪拌；在軋製過程中，採用高剛度大變形工藝和增大軋（鍛）制比，同時應提高終軋温度。

1）42CrMo齒輪鋼具有強度高、淬透性高、韌性好、淬火時變形小、高温時有高的蠕變強度和持久強度等特點。

用於製造要求較35CrMo鋼強度更高和調質截面更大的鍛件，如：機車牽引用的大齒輪、增壓器傳動齒輪、壓力容器齒輪、後軸、受載荷極大的連桿及彈簧夾；也可用於2000m以下石油深井鑽桿接頭與打撈工具；並且可以用於折彎機的模具等。

2）20CrMnTiH是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高、經滲碳淬火後具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部?具有較高的低温衝擊韌性、焊接性中等、正火後可切削性良好。

用於製造截面<30mm的承受高速、中等或重載荷、衝擊及

摩擦的重要零件；如：齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。 是18CrMnTi的代用鋼，廣泛用作滲碳零件，在汽車.拖拉機工業用於截面在30mm以下；承受高速.中或重負荷以及受衝擊.摩擦的重要滲碳零件；如齒輪.軸.齒圈.齒輪軸.滑動軸承的主軸.十字頭.爪形離合器.蝸桿等 ^[3] 

1）加熱曲線採用下圖。

2）開軋温度950-1050℃，保證鋼坯進入均熱段温度在1150℃以上，並有足夠的保温時間。

3）爐膛氣氛：還原性氣氛。

4）加熱爐出鋼時間控制在4-5分鐘/根，具體時間根據軋製規格而定。

5）精軋入口温度850℃以上，頭尾温差控制在50℃以內。

6）定尺鋸切後的成品直接入退火爐退火處理，處理曲線如下圖。

牌號標準如下：