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齒輪鋼是對可用于加工制造齒輪的鋼材的統稱。一般有低碳鋼如20#鋼，低碳合金鋼如：20Cr、20CrMnTi等，中碳鋼：35#鋼、45#鋼等，中碳合金鋼：40Cr、42CrMo、35CrMo等，都可以稱為齒輪鋼。這類鋼材通常按照使用要求經過熱處理之后都具備良好的強度、硬度、和韌性，或者是表面耐磨而心部有良好的韌性耐沖擊。
齒輪鋼是汽車、鐵路、船舶、工程機械中使用特殊合金鋼中要求較高的關鍵材料之一，是保證安全的核心部件的制造材料。近幾年，齒輪鋼正朝著高性能、長壽命、齒輪運行平穩、低噪音、安全性、低成本、易加工、多品種等方向發展。
淬透性是齒輪鋼的重要性能指標之一，它主要是保證不同大小齒輪的心部硬度，且有利于控制齒輪熱處理變形。齒輪鋼的淬透性和淬透性帶寬的控制，主要取決于化學成分及其均勻性。也就是對淬透性影響大的元素如碳、錳等的控制，根據鋼中碳和合金元素對淬透性各點硬度值的影響，確定該鋼的內控成分范圍。
鋼中存在的氧化物和硫化物夾雜、有害元素如氮、氫、氧等，會降低鋼材的力學性能，惡化鋼材的工藝性能，從而影響汽車滲碳齒輪的使用壽命。
目前，國內外對齒輪鋼的氧含量要求控制在20×10-6以下，水平是在12×10-6以下，而國內有些特鋼廠已達到15×10-6以下。
晶粒大小是齒輪鋼的一項重要指標。齒輪鋼中細小均勻的奧氏體晶粒，淬火后得到細馬氏體組織，明顯改善齒輪的疲勞性能，同時減少齒輪熱處理后的變形量。齒輪鋼晶粒度要求≥6級，通常是在冶煉時控制鋼中殘余鋁含量達到細化晶粒的。
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