雖然齒輪鋼生產(chǎn)工藝在不斷進(jìn)步，但國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)齒輪鋼時(shí)仍存在不少難點(diǎn)：
1、化學(xué)元素控制困難
1）Si元素控制。齒輪鋼生產(chǎn)全程Si、C元素控制較困難，特別是Si元素控制難度較大，在冶煉過(guò)程中含量波動(dòng)范圍較大。冶煉中脫O及Si元素控制不良，不僅會(huì)造成成品鋼中硅元素含量過(guò)高，而目脫氧劑使用種類(lèi)增多，給鋼材質(zhì)量帶來(lái)不良影響。因此在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)范圍的前提下不能將Si配得太高，否則會(huì)影響鋼材的純凈度。
2）S元素控制。MnCr系列齒輪鋼要求成品[%S]的范圍為0.020~0.035，在生產(chǎn)中一般在VD階段加入塊狀FeS或采用喂FeS線的方法調(diào)整S元素的含量。但由于FeS中S元素含量較高，且S收得率并不是穩(wěn)定，這就使成品中S的控制困難，含量波動(dòng)較大。S在鋼中是形成夾雜物的一種主要元素，容易與作為齒輪鋼主要元素的Mn形成MnS夾雜，影響鋼材抗疲勞性能。
3）C元素控制。C是影響齒輪鋼淬透性的最重要元素，但由于齒輪鋼種碳含量要求低、成分波動(dòng)要求要窄，鋼水很容易發(fā)生過(guò)氧化，造成成品C偏低，使鋼材的淬透性降低。
4）Al元素控制。齒輪鋼可以通過(guò)添加Al、Ti、Nb等有細(xì)化晶粒作用的元素來(lái)進(jìn)行晶粒的細(xì)化，然而如果Ti含量過(guò)高，容易形成粗大的TiN夾雜，此中夾雜有棱角且不易變形，會(huì)降低鋼材疲勞壽命。齒輪鋼可以通過(guò)添加Al來(lái)細(xì)化晶粒，Al的脫氧效果比較強(qiáng)，很難控制鋼中酸溶鋁可以進(jìn)一步降低鋼中的[O]，防止鋼液二次氧化，Al的加入量不足，起到的作用不足，但若Al加入過(guò)量，在澆注時(shí)若發(fā)生二次氧化，Al會(huì)繼續(xù)脫氧產(chǎn)生殘余氧化物，達(dá)不到精煉效果，嚴(yán)重時(shí)還可能堵塞水口。一般情況下是以喂鋁線的方式調(diào)整鋼中Al含量，但Al線收得率不穩(wěn)定。
5）O含量控制。鋼中氧含量偏高造成齒輪鋼質(zhì)量差的根本原因。朱蘊(yùn)策通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，若20MnCr5鋼中ω[O]從28ppm降低至18ppm時(shí)，齒輪鋼抗觸疲勞強(qiáng)度可提高27%；若ω（O）從45ppm降至220ppm，抗觸疲勞強(qiáng)度可提高47%。
2、夾雜物的控制
鋼中Ti的存在會(huì)增加鋼液粘度；冶煉過(guò)程中使用鋁鐵脫氧產(chǎn)生的不變形的Al2O3夾雜，在澆注過(guò)程容易堵塞水口，引發(fā)水口結(jié)瘤，使連鑄生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。國(guó)產(chǎn)齒輪鋼中的硫化物雖然在鋼中分布比較均勻，但其形狀為細(xì)長(zhǎng)條狀且兩頭尖，而國(guó)外齒輪鋼中控制硫化物一般為短粗形。細(xì)長(zhǎng)狀硫化物易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低齒輪鋼疲勞性能。在機(jī)械加工時(shí)，細(xì)長(zhǎng)狀硫化物會(huì)形成長(zhǎng)金屬屑，纏繞工具，影響加工性能。
3、淬透性達(dá)標(biāo)率
齒輪鋼的淬透性帶寬要求窄，德國(guó)MnCr系列齒輪鋼對(duì)淬透性帶寬的要求是不能大于6HRC，同一批鋼材硬度值波動(dòng)不大于4HRC。GB/ T5216-2004標(biāo)準(zhǔn)帶寬要求比較寬松，為12HRC，目前國(guó)產(chǎn)的波動(dòng)范圍一般在8~12HRC，甚至更大。淬透性的穩(wěn)定與否對(duì)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。
4、帶狀組織
帶狀組織的出現(xiàn)使材料的縱向、橫向的力學(xué)性能發(fā)生很大差異，力學(xué)性能出現(xiàn)明顯的方向性，一般情況下縱向抗拉強(qiáng)度提高，斷面收縮率、伸長(zhǎng)率較好，而橫向抗拉強(qiáng)度降低，最為明顯的就是伸長(zhǎng)率和斷面收縮率，隨著帶狀組織的加重，各向異性會(huì)更加惡化。帶狀組織是很難消除的，MnCr系齒輪鋼要求帶狀組織不能大于2級(jí)。減少成分的偏析是解決帶狀組織的根本方法。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述
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