在齒輪鋼領域中，選材和成分設計必須考慮淬透性。淬透性一般用淬透性帶寬表示，代表齒輪鋼的技術、質量水平。影響齒輪鋼淬透性的因素有：
1、碳質量分數
碳質量分數的大小會影響鋼的臨界冷卻速度。對于亞共析鋼，臨界冷卻速度隨碳質量分數減少而增大；碳質量分數降低會使淬透性降低。對于過共析鋼，增加碳質量分數，會降低臨界冷卻速度和淬透性。在碳鋼中，共析鋼淬透性最好，臨界冷卻速度最小。
2、合金元素
合金元素中，除鈷以外，幾乎所有合金元素溶于奧氏體后，均能夠降低臨界冷卻速度，促使C曲線右移，使鋼的淬透性提高，所以合金鋼的淬透性往往比碳鋼要好。文獻中對不同合金元素對鋼的臨界速度的影響做了研究并進行了總結。
3、奧氏體化溫度
提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。奧氏體晶粒的尺寸對鋼的淬透性也有較大的影響，晶粒尺寸越大，鋼的淬透性越大。粗大的的奧氏體晶粒，使鋼的奧氏體連續(xù)轉變曲線右移，降低了鋼的臨界冷卻速度，使淬透性增大。
4、鋼中未溶的第二相
鋼中若有氮化物、碳化物或其他非金屬夾雜物未溶入奧氏體中，這些物質有可能奧氏體分解的非自發(fā)核心，增大使臨界冷卻速度，使淬透性降低。
鋼的化學成分都允許在一個合理范圍內波動，不同爐次或同一爐次不同試樣的淬透性曲線會有所不同。即不同鋼樣在同一測量點的所得的硬度值通常是在一個范圍內波動，形成一個淬透性帶。在實際生產中要求淬透性帶越窄越好，窄淬透性帶的齒輪鋼熱處理后變形量小，齒輪修磨量小、咬合精度高，淬透性愈窄，離散度愈小，愈有利于齒輪的加工及提高其咬合精度。由影響淬透性的因素知，淬透性帶寬的控制，主要決定于化學成分和化學成分的均勻性及晶粒度的控制。但由于晶粒大小影響到鋼材的機械性能，通過增大奧氏體晶粒來提高鋼的淬透性顯然是不合實際的，而只要努力將它穩(wěn)定在一個級別就行。所以淬透性帶寬的控制關鍵決定于在于鋼材化學成分波動范圍和成分的均勻性，尤其是那些對淬透性影響大的元素，例如：C、Cr、Mn。
4）化學成分控制：
20CrMnTiH齒輪鋼成分中，碳、錳、鉻對淬透性影響較大，碳可使鋼材獲得足夠的強度和硬度，且隨著碳含量增加，可以提高鋼材的淬透性；Mn在主要作用是固溶強化，強烈增加鋼的淬透性，GB/T5216-2004標準指出齒輪鋼通常可以采用不超過1.15%的錳含量來彌補碳含量過低造成的強度損失。近些年的研究證明，錳含量不超過2.0%時，鋼的強度隨著錳含量的增加而提高，且沖擊韌性下降的趨勢非常小，對脆性轉變溫度沒有影響，這使在保證齒輪鋼強度的基礎上提高淬透性成為了可能。但錳含量較高時，會使鋼晶粒有粗化的傾向；Cr能顯著增加鋼的淬透性，在保持一定強度水平情況下，可以使鋼具有較好的塑性和韌性。因此化學成分的主要控制思路是壓窄C含量的范圍，Mn、Cr可按中上限控制，Si、Ti應按中限控制。控制化學成分冶金的主要工藝流程是：爐中熔化和成分粗調—爐外精練成分微調—真空脫氣—連鑄。實現微調的大體步驟是：計算機預報特定淬透性值的目標成分—準確稱重鋼包中的鋼液重量—鋼液成分的快速測定—計算機計算補加成分和收得率準確的合金料。
5）化學成分的均勻性控制：
控制成分均勻性的主要技術措施是控制鋼液過熱度、嚴格控制拉坯速度、制定合理的二冷制度、采用合適的電磁攪拌工藝和采用凝固末端動態(tài)輕壓下技術。
——本文摘自論文文獻綜述
冀公網安備13050002001422號