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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在晶界處發生氧化,形成晶界氧化層。晶界氧化層的發生會導致滲層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,由于稀土優先在工件表面富集并擇優沿鋼的晶界擴散,而且與氧的親合力遠比Si、Mn、Cr高得多,它將優先與氧結合,阻礙氧原子繼續向內擴散,從而有助于減輕非馬氏體組織的產生。




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加工以及熱處理變形帶來很多不利影響。


(4)高溫合金
高溫合金是指在高溫下具有足夠的持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度、高溫韌性及足夠的化學穩定性的一種熱強材料,用于1000℃左右高溫條件下工作的熱動力部件。
按其基本化學成分的不同,又可分為鎳基高溫合金、鐵鎳基高溫合金及鈷基高溫合金。
(5)精密合金
精密合金是指具有特殊物理性能的合金。它是電氣工業、電子工業、精密儀表工業和自動控制系統中不可缺少的材料
精密合金按其不同的物理性能又分為七類,即:軟磁合金、變形永磁合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙金屬、電阻合金、熱電偶合金。絕大多數精密合金是以黑色金屬為基的,只有少數是以有色金屬為基的。



特殊鋼根據其特性、用途不同可分為以下種大類:
碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、易切削鋼、合金結構鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼、合金工具鋼和高速工具鋼.
與普通鋼相比,特殊鋼具有更高的強度和韌性、物理性能、化學性能、生物相容性和工藝性能。
與普通鋼相比,特殊鋼具有高純度、高均勻性、超細組織和高精度等特點:
(1)高純度。有針對性降低鋼中氣體、夾雜物(含低熔點金屬夾雜物)的含量。鋼的純度提高到一定限度,不但可以大幅度提高鋼的原有性能,還可以賦予鋼以新的性能。例如軸承鋼中的氧含量從30×10-6降低到5×10-6,則軸承壽命提高30倍。通用奧氏體不銹鋼中的磷降低到3×10-6則對應力腐蝕免疫。20世紀末大生產所能達到的鋼的純度水平(10)為:氫≤1,氧≤5、碳≤10、硫≤10、氮≤15、磷≤25。




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通常采用的鋼軌鋼是平爐和轉爐冶煉的碳素鎮靜鋼,這種鋼含碳Wc0.6%-0.8%,屬于中碳鋼和高碳鋼,但鋼中含錳量WMn較高,在0.6%一1.1%的范圍內。
已廣泛采用普通低合金鋼鋼軌,如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕,使用壽命有很大提高。
(2)造船用鋼
造船用鋼是指用于制造海船和大型內河船體結構的鋼。由于船體結構一般采用焊接方法制造,所以要求造船鋼有較好的焊接性能。此外,還要求有一定的強度、韌性和一定的耐低溫及腐蝕性能。過去主要采用低碳鋼作為造船用鋼。已大量采用普通低合金鋼,已有的鋼種如12錳船、16錳船、15錳釩船等鋼種。這些鋼種有強度高、韌性好、容易加工和焊接、耐海水腐蝕等綜合特性,可成功地用來制造萬噸遠洋巨輪




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