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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。
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所有彈簧產品中，氣門彈簧對材料要求為嚴格，特別是高應力及異型截面氣門彈簧對材料要求近乎苛刻。例如，要求抗拉強度達到2000MPa；對氧化物、硫化物的夾雜物等級要求均達到0級；異型截面材料對曲率、長短軸等有特殊要求。目前，國外氣門彈簧專用彈簧鋼生產主要集中在日本、韓國、瑞典，生產企業(yè)有日本鈴木、三興、住友、神鋼鋼線、韓國KisWire、瑞典Garphyttan等，幾乎壟斷了中國全部異型截面和高應力氣門彈簧鋼市場。2000年以后，隨著新型發(fā)動機的開發(fā)，對發(fā)動機的旋轉速度和輕量化、緊湊化的要求越來越高，因此日本開始采用2100-2200MPa的OT鋼絲。在此情況下，不僅要調整合金成分，還要對現(xiàn)有制造工藝進行改進，低溫彌散硬化成為必不可少的工藝。然而，低溫彌散硬化后的彈簧形狀發(fā)生變化，為了提高形狀和尺寸的控制精度，控制整個制造工序中的形狀變化的技術開始引人關注。
雖然降低鋼中氧及夾雜物含量是獲得純凈鋼的一種途徑，但是要想得到零夾雜的彈簧鋼比較困難，為此有研究者提出了氧化物冶金技術，這是一種有效的晶粒細化的方法，是實現(xiàn)鋼鐵材料強度與韌性成倍提高的有效方法。它利用鋼中細小彌散的高熔點非金屬夾雜物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作為晶內鐵素體的形核核心，從而起到細化晶粒的作用。國內外已經對Ti、Zr氧化物體系做了系統(tǒng)的研究，認為含鈦氧化物是理想的。在奧氏體晶粒內鈦的氧化物質點成為針狀鐵素體有效形核地點，促進晶內鐵素體形成。但是，由于鋼種成分的限制，鈦氧化物冶金的推廣受到了限制。近幾年開始對稀土元素進行研究，可以利用稀土元素的強脫氧脫硫能力及產物熔點高的特點來研究稀土氧化物對鋼材性能的影響。
風電能源方面
對于風電軸承，目前中國還無法生產技術含量較高的主軸軸承和增速器軸承，基本依靠進口，3MW以上風電機組配套軸承的國產化問題還沒有解決。國外為了提高風電軸承的強度、韌性和使用壽命，采用了新型特殊熱處理鋼SHX（40CrSiMo），對于偏航和變漿軸承，通過表面感應淬火熱處理控制淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋；對于增速器軸承和主軸軸承采用碳氮共滲，使零件表面得到較多穩(wěn)定殘余奧氏體體積分數(shù)（30%-35%）和大量細小碳化物、碳氮化物，提高了軸承在污染潤滑工況下的使用壽命。為提高軋機軸承的使用壽命以及運轉精度，未來需要進行軋機用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等軸承鋼的超高純真空脫氣冶煉和軸承表層大奧氏體量控制熱處理等技術的研發(fā)。
