齒輪在工作時，長期受到變載荷的沖擊力、接觸應力、脈動彎曲應力及摩擦力等多種應力的作用，還受到加工精度、裝配精度、外來硬質點的研磨等多種因素的影響，是極易損壞的零件，因此要求齒輪鋼具有較高的強韌性、疲勞強度和耐磨性。為了生(sheng)產出優(you)質齒(chi)輪(lun)鋼(gang)(gang)，一方面(mian)要(yao)求(qiu)鋼(gang)(gang)廠為用(yong)戶提(ti)供淬透性穩定且(qie)適應(ying)用(yong)戶工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)的(de)齒(chi)輪(lun)鋼(gang)(gang)產品，另一方面(mian)齒(chi)輪(lun)廠也要(yao)優(you)化(hua)現(xian)有工(gong)藝(yi)，引進(jin)新工(gong)藝(yi)來(lai)提(ti)高齒(chi)輪(lun)的(de)質量。

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(hao)未形成系列化，產品標準(zhun)落后；鋼(gang)的淬透性帶較寬(kuan)，國外鋼的淬透性帶已經達到4HRC，而中國在6-8HRC左右，并且不夠穩定；鋼的純(chun)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(du)要(yao)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加工以及熱處理變形帶來很多不利影響。

目前(qian)，中國(guo)汽(qi)車(che)用齒(chi)(chi)輪鋼的(de)(de)主體(ti)(ti)鋼種(zhong)仍是(shi)20CrMnTi，該鋼種(zhong)通常采用氣體(ti)(ti)滲碳工藝(yi)，由于(yu)滲碳氣氛中氧(yang)化性氣體(ti)(ti)的(de)(de)存在(zai)，導致滲層(ceng)(ceng)中對氧(yang)親和力(li)較(jiao)大的(de)(de)元素Si、Mn、Cr在(zai)晶(jing)界處發生氧(yang)化，形成(cheng)晶(jing)界氧(yang)化層(ceng)(ceng)。晶(jing)界氧(yang)化層(ceng)(ceng)的(de)(de)發生會導致滲層(ceng)(ceng)Si、Mn、Cr等合金元素固溶量(liang)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)，降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)滲層(ceng)(ceng)的(de)(de)淬透性，從而降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)滲層(ceng)(ceng)的(de)(de)硬度并(bing)導致非(fei)馬氏(shi)體(ti)(ti)組織的(de)(de)產生，進而顯著(zhu)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)齒(chi)(chi)輪的(de)(de)疲勞性能。為(wei)解決(jue)這一問題可以采用兩種(zhong)手(shou)段(duan)：

1）采用特殊的熱處理工藝。真空滲碳可降低滲碳氣氛中的氧勢，從而可以較為有效地減小滲碳層晶界氧化的發生程度；稀土滲碳工藝也可以降低晶界氧化程度，由于稀土優先在工件表面富集并擇優沿鋼的晶界擴散，而且與氧的親合力遠比Si、Mn、Cr高得多，它將優先與氧結合,阻礙氧原子繼續向內擴散，從而有助于減輕非馬氏體組織的產生。

2）通(tong)過合金設計，開發抗晶界氧化的齒輪鋼。Ni、Mo具有很強的抗氧化能，Cr元素次之，Mn抗氧化能力弱，而Si的抗氧化能力最弱（Si氧化傾向是Cr、Mn的10倍）。因此為減小晶界氧化并保證淬透性，在齒輪鋼成分設計時，應適當降低易氧化元素的含量，特別是Si的含量，相應地提高難氧化元素Ni、Mo的含量。據報道，將Si、Mn、Cr分別控制在0.05%、0.35%、0.01%可以完全抑制表面組織異常，而且即使在1000℃也很少有晶界氧化的發生。

為滿足汽車行業高性能以及輕量化的發展要求，未來應(ying)重點開發(fa)：淬透性帶(dai)窄的齒輪(lun)鋼、超低(di)氧滲(shen)(shen)碳鋼、低(di)晶界氧化(hua)層滲(shen)(shen)碳鋼、超細晶粒滲(shen)(shen)碳鋼、提高高溫硬度(du)和高溫抗軟化(hua)滲(shen)(shen)碳鋼、易切削齒輪(lun)鋼、冷鍛(duan)齒輪(lun)用鋼等。

軸承廣泛應用于礦山機械、精密機床、冶金設備、重型裝備與高檔轎車等重大裝備領域和風力發電、高鐵動車及航空航天等新興產業領域。中國生(sheng)產的軸(zhou)承主(zhu)要為中低(di)端軸(zhou)承和小中型軸(zhou)承，表現為低(di)端過剩(sheng)和高端缺乏。與國外相比，在高端軸承和大型軸承方面存在較大差距。中國高速鐵路客車專用配套輪對軸承全部需要從國外進口。在航空航天、高速鐵路、高檔轎車及其他工業領域用的關鍵軸承上，中國軸承在使用壽命、可靠性、Dn值與承載能力等方面與先進水平存在較大差距。例如，國外汽車變速箱軸承的使用壽命最低50萬公里，而國內同類軸承壽命約10萬公里，且可靠性、穩定性差。

作為航空發動機的關鍵基礎零部件，國外(wai)正在研發(fa)推力(li)比為15-20的第2代航空(kong)發(fa)動機(ji)軸(zhou)承，準備在2020年前后裝配到第5代戰機中。近10年來，美國研發了第2代航空發動機用軸承鋼，其代表性鋼種為耐500℃的高強耐蝕軸承鋼CSS-42L和耐350℃高氮不銹軸承鋼X30（Cronidur30），中國(guo)則在(zai)進(jin)行第2代航空發(fa)動機用軸承的研發(fa)。

對于汽車輪轂軸承，中國目前(qian)廣泛(fan)應用的是第(di)1代(dai)和第(di)2代(dai)輪轂(gu)軸(zhou)承(cheng)（球軸(zhou)承(cheng)），而(er)歐洲已廣泛(fan)采用第(di)3代(dai)輪轂(gu)軸(zhou)承(cheng)。第3代輪轂軸承的主要優點是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調整、結構緊湊等。目前，中國引進車型大多采用這種輕量化和一體化結構輪轂軸承。

目前，中國鐵路(lu)重(zhong)載列車(che)用(yong)軸(zhou)承(cheng)采用(yong)國產電渣重(zhong)熔G20CrNi2MoA滲碳鋼(gang)制造，而國外已經將超高純軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)（EP鋼(gang)）的(de)真空脫氣冶煉技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、夾雜物(wu)均(jun)勻化(hua)(hua)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)（IQ鋼(gang)）、超長壽命鋼(gang)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)（TF鋼(gang)）、細質(zhi)化(hua)(hua)熱處理(li)(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、表面超硬(ying)化(hua)(hua)處理(li)(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)先進(jin)的(de)密封(feng)潤滑技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)等應用(yong)到軸(zhou)承(cheng)的(de)生產和(he)制造，從(cong)而大幅度提升了軸(zhou)承(cheng)的(de)壽命與可靠性。中國電渣軸承鋼不僅質量低，而且成本比真空脫氣鋼高出2000-3000元/噸，未來中國需要開發超高純、細質化、均勻化與質量穩定的真空脫氣軸承鋼取代目前采用的電渣軸承鋼。

對于風電軸承，目前(qian)中國(guo)還無(wu)法生產(chan)(chan)技術含(han)量較高的主軸(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)承和增(zeng)速器軸(zhou)(zhou)承，基本依靠(kao)進口，3MW以上風(feng)電機組配套軸(zhou)(zhou)承的國(guo)產(chan)(chan)化問題還沒(mei)有解決(jue)。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定殘余奧氏體體積分數（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(ya)機軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)使用壽命以及運轉精度，未(wei)來需要進行軋(ya)機用GCr15SiMn和(he)G20Cr2Ni4等軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)鋼的(de)超(chao)高純(chun)真(zhen)空脫氣冶煉和(he)軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)表(biao)層大奧氏(shi)(shi)體量控(kong)制熱處理等技(ji)術的(de)研發(fa)(fa)。日本NSK與NTN軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)公司分別開(kai)發(fa)(fa)了(le)表(biao)面奧氏(shi)(shi)體強化技(ji)術，即通(tong)過(guo)增加表(biao)層奧氏(shi)(shi)體含量，開(kai)發(fa)(fa)出了(le)TF軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)和(he)WTF軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，從而將軸承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)壽命提高了(le)6-10倍。

未來中國軸承鋼的研發方向主要體現在四個方面：

一是經濟潔凈度：在考慮經濟性的前提下，進一步提高鋼的潔凈度，降低鋼中的氧和鈦含量，達到軸承鋼中的氧與鈦的質量分數分別小于6×10-6和15×10-6的水平，減小鋼中夾雜物的含量與尺寸，提高分布均勻性。

二是組(zu)織細化(hua)(hua)與均勻(yun)化(hua)(hua)：通過合金化設計與控軋控冷工藝的應用，進一步提高夾雜物與碳化物的均勻性，降低和消除網狀和帶狀碳化物，降低平均尺寸與最大顆粒尺寸，達到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目標；進一步提高基體組織的晶粒度，使軸承鋼的晶粒尺寸進一步細化。

三是減少低倍組織缺陷：進一步降低軸承鋼中的中心疏松、中心縮孔與中心成分偏析，提高低倍組織的均勻性。

四是軸(zhou)承鋼的(de)高(gao)韌性化：通過新型合金化、熱軋工藝優化與熱處理工藝研究，提高軸承鋼的韌性。

彈簧鋼主要用于汽車、發動機制造業以及鐵路行業。目前(qian)，中(zhong)國彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)(huang)(huang)鋼產(chan)品存在(zai)的問題(ti)是，中(zhong)低端產(chan)品過剩，高端及(ji)特(te)殊品種缺乏(fa)；中(zhong)國彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)(huang)(huang)鋼在(zai)純凈度、抗疲勞性(xing)、表(biao)面質量以及(ji)質量穩定性(xing)等(deng)方(fang)面與國外存在(zai)較大差距，無法滿足高檔(dang)乘用車懸架(jia)簧(huang)(huang)(huang)(huang)、氣門(men)彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)(huang)(huang)、鐵路及(ji)重載貨車專用彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)(huang)(huang)等(deng)對彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)(huang)(huang)鋼性(xing)能的要(yao)求。中國高檔次及深加工彈簧鋼仍然依賴進口。進口品種主要為轎車用彈簧鋼、鐵道用彈簧圓鋼、油泵閥門彈簧鋼絲等。

雖然降低鋼(gang)中(zhong)氧(yang)及(ji)(ji)夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)含(han)量是獲(huo)得(de)純凈鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)途徑，但是要想(xiang)得(de)到(dao)零夾(jia)雜(za)的(de)(de)(de)(de)彈簧鋼(gang)比較困(kun)難，為此(ci)有(you)(you)研(yan)(yan)究(jiu)者提出了氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)冶金技(ji)術(shu)，這是一種(zhong)有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)細(xi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)，是實現鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)強(qiang)度與韌性(xing)成倍提高的(de)(de)(de)(de)最(zui)有(you)(you)效(xiao)方法(fa)(fa)。它利用(yong)鋼(gang)中(zhong)細(xi)小彌散的(de)(de)(de)(de)高熔點(dian)非金屬夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)，主要是氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)、硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)以及(ji)(ji)氮化(hua)(hua)物(wu)(wu)，作(zuo)為晶(jing)內(nei)(nei)鐵素(su)(su)(su)體的(de)(de)(de)(de)形(xing)核核心，從而起(qi)到(dao)細(xi)化(hua)(hua)晶(jing)粒(li)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。國內(nei)(nei)外已經對Ti、Zr氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)體系做了系統的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)，認(ren)為含(han)鈦(tai)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)是最(zui)理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)。在(zai)奧氏體晶(jing)粒(li)內(nei)(nei)鈦(tai)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)質點(dian)成為針狀(zhuang)鐵素(su)(su)(su)體有(you)(you)效(xiao)形(xing)核地(di)點(dian)，促進晶(jing)內(nei)(nei)鐵素(su)(su)(su)體形(xing)成。但是，由于鋼(gang)種(zhong)成分的(de)(de)(de)(de)限制，鈦(tai)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)冶金的(de)(de)(de)(de)推廣受到(dao)了限制。最(zui)近幾年開始(shi)對稀(xi)土元素(su)(su)(su)進行研(yan)(yan)究(jiu)，可以利用(yong)稀(xi)土元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)脫(tuo)氧(yang)脫(tuo)硫能力及(ji)(ji)產(chan)物(wu)(wu)熔點(dian)高的(de)(de)(de)(de)特點(dian)來研(yan)(yan)究(jiu)稀(xi)土氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)對鋼(gang)材(cai)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)影響。

汽車(che)行業對懸(xuan)簧(huang)(huang)(huang)強(qiang)度(du)的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)越來(lai)(lai)越高(gao)，設(she)計(ji)應(ying)力(li)提(ti)高(gao)到(dao)1100-1200MPa，為(wei)此(ci)(ci)日本開發(fa)出(chu)添(tian)加(jia)合金來(lai)(lai)提(ti)高(gao)強(qiang)度(du)和(he)提(ti)高(gao)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)疲(pi)(pi)(pi)勞強(qiang)度(du)的(de)(de)鋼(gang)材。中(zhong)國彈(dan)簧(huang)(huang)(huang)鋼(gang)無法滿足高(gao)檔乘用(yong)(yong)(yong)車(che)懸(xuan)架(jia)簧(huang)(huang)(huang)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)性(xing)(xing)能需求(qiu)，強(qiang)度(du)1200MPa及以上懸(xuan)架(jia)彈(dan)簧(huang)(huang)(huang)產品(pin)用(yong)(yong)(yong)彈(dan)簧(huang)(huang)(huang)鋼(gang)全(quan)部(bu)依賴進口(kou)。然(ran)而(er)，近(jin)(jin)年來(lai)(lai)，為(wei)規避資源風險、降(jiang)低成本和(he)實(shi)現(xian)原(yuan)材料的(de)(de)全(quan)球化供給，強(qiang)烈(lie)要(yao)(yao)求(qiu)使(shi)用(yong)(yong)(yong)標準鋼(gang)（SAE9254）維(wei)持高(gao)強(qiang)度(du)，而(er)且強(qiang)烈(lie)要(yao)(yao)求(qiu)提(ti)高(gao)鋼(gang)的(de)(de)韌性(xing)(xing)，因(yin)此(ci)(ci)越來(lai)(lai)越多(duo)地采用(yong)(yong)(yong)噴丸硬(ying)化處(chu)理取代處(chu)理費用(yong)(yong)(yong)高(gao)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)硬(ying)化熱處(chu)理。噴丸硬(ying)化處(chu)理將壓(ya)縮殘(can)余應(ying)力(li)作用(yong)(yong)(yong)于(yu)表(biao)面(mian)(mian)，可(ke)提(ti)高(gao)抗(kang)疲(pi)(pi)(pi)勞強(qiang)度(du)，減小(xiao)表(biao)面(mian)(mian)缺(que)陷的(de)(de)影響程度(du)，因(yin)此(ci)(ci)近(jin)(jin)年來(lai)(lai)將它視為(wei)表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理不可(ke)或缺(que)的(de)(de)技術。隨著表(biao)面(mian)(mian)強(qiang)化技術的(de)(de)發(fa)展(zhan)，懸(xuan)簧(huang)(huang)(huang)的(de)(de)設(she)計(ji)應(ying)力(li)也達(da)到(dao)了1200MPa級。預計(ji)今后對高(gao)強(qiang)度(du)懸(xuan)簧(huang)(huang)(huang)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)的(de)(de)強(qiang)度(du)、韌性(xing)(xing)和(he)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)及耐用(yong)(yong)(yong)性(xing)(xing)的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)將越來(lai)(lai)越高(gao)。未來(lai)(lai)，隨著汽車(che)輕量(liang)化，發(fa)展(zhan)高(gao)強(qiang)度(du)、優良(liang)抗(kang)彈(dan)減性(xing)(xing)能和(he)抗(kang)疲(pi)(pi)(pi)勞性(xing)(xing)能的(de)(de)汽車(che)懸(xuan)架(jia)用(yong)(yong)(yong)彈(dan)簧(huang)(huang)(huang)鋼(gang)是提(ti)高(gao)中(zhong)國高(gao)端裝(zhuang)備零部(bu)件自(zi)主配套能力(li)、有效(xiao)替代進口(kou)的(de)(de)必(bi)然(ran)趨(qu)勢。

所有彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)產(chan)品中(zhong)，氣門彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)對材料(liao)要(yao)(yao)求最為嚴格(ge)，特(te)別是高應力及異(yi)型截面(mian)氣門彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)對材料(liao)要(yao)(yao)求近乎苛刻。例如(ru)，要(yao)(yao)求抗拉強度(du)(du)達(da)到2000MPa；對氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物、硫化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)夾雜物等(deng)級要(yao)(yao)求均達(da)到0級；異(yi)型截面(mian)材料(liao)對曲(qu)率、長短軸等(deng)有特(te)殊要(yao)(yao)求。目(mu)前，國外氣門彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)專用(yong)彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)鋼生產(chan)主要(yao)(yao)集中(zhong)在日(ri)本(ben)、韓國、瑞典，生產(chan)企業(ye)有日(ri)本(ben)鈴木(mu)、三興、住(zhu)友(you)、神(shen)鋼鋼線、韓國KisWire、瑞典Garphyttan等(deng)，幾乎壟斷了中(zhong)國全部異(yi)型截面(mian)和高應力氣門彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)鋼市場。2000年以(yi)后(hou)，隨(sui)著新(xin)型發(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)開發(fa)(fa)，對發(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)旋轉(zhuan)速度(du)(du)和輕量化(hua)(hua)(hua)(hua)、緊湊化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)要(yao)(yao)求越(yue)來越(yue)高，因此(ci)日(ri)本(ben)開始采用(yong)2100-2200MPa的(de)OT鋼絲。在此(ci)情況下，不僅要(yao)(yao)調(diao)整合金成(cheng)分，還要(yao)(yao)對現有制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)工藝進行改進，低(di)溫彌(mi)散硬化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)為必不可少的(de)工藝。然(ran)而，低(di)溫彌(mi)散硬化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)的(de)彈(dan)(dan)簧(huang)(huang)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)發(fa)(fa)生變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)，為了提高形(xing)狀(zhuang)(zhuang)和尺(chi)寸的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)精(jing)度(du)(du)，控制(zhi)(zhi)(zhi)整個(ge)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)工序中(zhong)的(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)技術開始引人關注(zhu)。

未來，為滿足高端彈簧基礎零部件國產化的發展需求，應不斷開發高性能彈簧鋼產品，一(yi)方面(mian)是(shi)向高(gao)強度(du)方向發展，要求在高(gao)應力下(xia)同時(shi)提高(gao)疲(pi)勞(lao)壽命(ming)和抗松(song)弛性(xing)能；另(ling)一(yi)方面(mian)是(shi)向功能性(xing)方向發展，根據(ju)不同的用(yong)途，要求具有耐(nai)(nai)蝕性(xing)、非磁性(xing)、導電(dian)性(xing)、耐(nai)(nai)磨性(xing)、耐(nai)(nai)熱性(xing)等。