齒輪產品是機械工業的關鍵基礎件，絕大部分機械成套設備的主要傳動部件都是齒輪傳動。近年來，我國齒輪產業快速發展，齒輪產業已成為中國機械通用零部件基礎件領域的級行業，中國已經成為名副其實的世界齒輪制造大國。而齒輪行業的主要上游產業為鋼鐵產業，鋼鐵是齒輪產品的主要原材料來源，齒輪鋼的變動對齒輪行業有著直接的影響。

齒輪鋼的應用齒輪鋼使用覆蓋面較廣，我國齒輪產業由三部分合成：車列齒輪、工業齒輪和齒輪裝備。其中，車列齒輪其市場份額達到60%;工業齒輪由工業通用、專用、特種齒輪構成，其市場份額分別為18%、12%、8%;齒輪裝備占市場份額的2%。

車輛齒輪主要是為汽車、摩托車、農用運輸車、農機、工程機械配套的齒輪，以汽車齒輪為主。車輛齒輪中汽車齒輪占60%、摩托車3.5%、農用運輸車15%、農機12%、工程機械9.5%。

工業齒輪是為工業企業用各種成套機械裝備配套的齒輪裝置(如減速機)，約占齒輪總量的40%。

2、齒輪鋼的市場需求2018年我國齒輪鋼產量達347萬噸，從供需情況看，國產齒輪鋼在數量上基本能滿足國內汽車及工程機械齒輪的需求。隨著我國經濟的穩步增長，機械制造業持續發展，汽車等制造業用齒輪鋼，作為重點發展的關鍵特鋼品種;高強高韌汽車用鋼、高品質軸承鋼、壽命更持久的齒輪需求量日趨增長，無疑將對齒輪鋼市場注入強大的動力和活力。

我國齒輪鋼的生產主要集中在特鋼企業，大約占總量的35%。

齒輪鋼不但要有良好的強韌性、耐磨性，承受沖擊，彎曲和接觸應力，且還要變形小、精度高、噪音低。齒輪的生產和加工工藝，除了一般的淬火、回火熱處理外，還采用滲碳淬火、氮化處理、高頻淬火等多種表面硬化處理。通常，齒輪制造對齒輪鋼的技術要求主要有：

(1)足夠的心部淬透性和良好的深層淬透性，確保齒輪滲碳淬火時滲層和心部不出現過冷奧氏體分解產物;

(2)齒輪滲碳淬火后變形小，免去或減少磨削加工，降低運行噪音;

(3)良好的成形性;

(4)良好的可熱處理性。

高質量水平的齒輪鋼主要表現在三個方面：即末端淬透性帶窄，離散度小;純潔度高;晶粒細小均勻。良好的加工性能(包括冷、熱加工性和易切削性)也是齒輪行業所關心的重要指標。

1、末端淬透性

用末端淬透性來代替以往的機械性能檢驗是評價齒輪鋼質量的重大進步。末端淬透性的穩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。我國現行的GB/T《保淬透性結構鋼》標準中的淬透性帶“帶寬”水平與美國、德國的H鋼(HH鋼、HL鋼)標準水平基本上是相當的。我國目前對齒輪的帶寬控制情況是:骨干企業是兩點控制，J9一般為6～8HRC，J15一般為6～10HRC;一般企業要求符合GB/T或單點控制。國外對齒輪鋼淬透帶寬的控制一般是全帶控制在4～7HRC。

2、鋼中氧含量及夾雜物的要求

氧含量對齒輪疲勞壽命的影響已越來越受到人們的關注。日本對Cr、Cr-Mo、Cr-Ni-Mo滲碳合金鋼的氧含量和疲勞壽命之間的關系曾做過實驗，當氧含量從25×10E-6降到10×10E-6以下時，其疲勞壽命可以數倍的增加，中國對SCM420H、20MnCr5等引進鋼種也進行過脫氣和不脫氣的對比實驗，證實脫氣50多以上。由于工業發達國家擁有先進的技術裝備和工藝技術，其齒輪鋼的氧含量普遍較低，1986年開始至今我國分別從日本、德國、奧地利等國進4口的齒輪鋼其氧含量波動在(7～18)×10E-6。中國電爐單煉的20CrMnTi氧含量水平約(30～40)×10E-6，電爐+LF爐雙煉法生產的齒輪鋼氧含量約25×10E-6，經VD真空處理后可達到20×10E-6以下。為了適應齒輪鋼的新要求，各鋼廠經技術改造，生產的齒輪鋼純凈度也達到較高水平，大大縮短了與國際水平的差距。

目前齒輪行業標準已將汽車用齒輪鋼的氧含量規定為≤20×10E-6，而很多采用LF+VD或LF+RH精煉處理的特殊鋼廠家，已可以將齒輪鋼的氧含量控制在15×10E-6以下。非金屬夾雜物中B、D類夾雜對齒輪的疲勞壽命影響非常大，這兩類夾雜物也與氧含量有關，與非金屬夾雜物的尺寸及分布有很大關系。目前要求B類夾雜不大于2級，D類夾雜不大于l級。A類夾雜對齒輪鋼的疲勞壽命影響不大，并且隨著易切削齒輪的發展，鋼中對硫含量的上、下限都提出了要求，齒輪鋼今后對A類夾雜的數量、形態及分布提出要求。C類夾雜為硅酸鹽類夾雜，由于冶煉裝備的變化，目前國內大多數特鋼廠都可以達到1級以下的水平。

3、晶粒度

晶粒尺寸大小是齒輪鋼的又一項重要指標，細小均勻的奧氏體晶粒度對穩定鋼材的末端淬透性，減少齒輪熱處理后的變形量，提高滲碳鋼的脆斷抗力具有重要意義。因為粗粒的晶粒使滲層碳濃度相對增高，導致脆性增加，使彎曲強度下降，齒面容易剝落。如果出現混晶，有可能使齒牙之間的熱處理變形失去規則而無法配對。晶粒細化主要通過添加一定量的細化晶粒元素如Al、Ti、Nb等來達到。

現在比較一致的看法是：控制Al含量為0.020%～0.055%，配以一定的氮含量0.010%-0.018%，使之形成AIN起釘扎作用，可阻止晶粒長大。

4、加工性和易切削性

隨著齒輪加工線的自動化，為了不斷提高生產效率，許多國家正在研究使用易切削的齒輪鋼。在法國和德國標準中，有許多硫有下限要求的鋼號，其硫含量一般只0.020%～0.035%，而不是原先概念中硫越低越好的思路。這些鋼比我國國標GB731-88易切削結構鋼技術條件中的硫含量(低的S=0.040%～0.080%，高的S=0.23%～0.33%)低得多。顯然僅按常規的冶煉方法來提高易切削性仍是比較困難的，需要通過合適的冶煉工藝以改善硫化物的形狀及其分布狀態來達到。通過鋼材鍛軋后的空冷處理，防止粒狀貝氏體的出現，改善金相組織，也是提高切削性能的有效途徑。