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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(jīng)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。




鋼的成分偏析導致鋼組織、性能的不均勻，這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發(fā)揮的重要原因之一。現(xiàn)代生產工藝應使鋼的均勻性達到：轎車齒輪鋼淬透性帶波動為±3HRC；對合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%，錳和鉻含量≤±0.02%；軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動0.8±0. 2μm；抗層狀撕裂鋼（z向鋼）的縱向、橫向和厚度方向的力學性能，特別是塑、韌性要求大體上相當。
（3）超細組織。超細組織強化是惟一增加鋼強度而不降低韌性或使韌性略有增加的強化機制。例如高強度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細化到2. 3μm，則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應堆壓力容器鋼板為粗晶時，其輻照脆化溫度范圍為150～250℃而細晶鋼降到50～70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細到≤0.5μm，則軸承壽命大幅度提高。



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)。




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