GB5216 齒輪鋼標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)特鋼協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2004年特鋼企業(yè)共計(jì)生產(chǎn)齒輪鋼材141萬(wàn)噸。主要是車(chē)輛用齒輪鋼，約占70%，主要生產(chǎn)的鋼種有20CrMnTiH、20CrMoH。
汽車(chē)齒輪主要用于汽車(chē)的齒輪箱，用于汽車(chē)的傳動(dòng)和變速。隨著汽車(chē)尤其是轎車(chē)的提速，齒輪變速箱的最大扭矩不斷提高，以桑車(chē)為例最大扭矩可以從l45Nm（普桑）提高到200Nm（帕薩特）。這就要求汽車(chē)齒輪材料作相應(yīng)的變化。一對(duì)嚙合齒輪在運(yùn)行過(guò)程中，齒面之間既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)，齒根部受到脈動(dòng)和交變彎曲應(yīng)力的作用。因此，高質(zhì)量齒輪鋼不但要有良好的強(qiáng)韌性、耐磨性，應(yīng)能很好地承受沖擊，彎曲和接觸應(yīng)力，而且還要求變形小，精度高和噪音低。

㈠、標(biāo)準(zhǔn)的沿革
最早我國(guó)的齒輪鋼是采用GB3077《合金結(jié)構(gòu)鋼》中的牌號(hào)，在訂貨時(shí)附加淬透性的要求。于1985年我國(guó)首次頒布了GB/T5216-85《保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》。該標(biāo)準(zhǔn)是在對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸的基礎(chǔ)上并參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)制定的，它包括45H、40MnBH、20CrH、20CrMnTiH、20MnVBH、20MnTiBH、20CrMnMoH和20CrNiMoH等15個(gè)牌號(hào)，其中常用的牌號(hào)是 20CrMnTi。該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布與執(zhí)行極大地促進(jìn)了齒輪鋼發(fā)展。
但是，由于我國(guó)現(xiàn)行的GB5216-85標(biāo)準(zhǔn)中淬透性帶寬度為12HRC，而汽車(chē)廠向鋼廠訂貨提出的要求是6-7HRC，甚至希望最好達(dá)到3-4HRC的寬度。而在國(guó)外，尤其是汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)齒輪鋼的淬透性帶寬也提出了較嚴(yán)的要求（見(jiàn)表1）。
表1 國(guó)外公司對(duì)齒輪鋼淬透性帶寬度的要求（HRC）
公司 鋼系 淬透性帶寬度 典型鋼號(hào)
德國(guó)大眾
MnCr5 6-8 16、28MnCr25
CrMnB 7-8 ZF6、ZF7
日本小松
CrMo 8 SCM420
CrNiMo 5 SNCM420
美國(guó)休斯通用
CrNiMo 8 SAE8620
同時(shí)，我國(guó)每年從德國(guó)、日本、美國(guó)、意大利、法國(guó)等國(guó)家進(jìn)口相當(dāng)大一部分保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼，其中有些牌號(hào)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有收錄或技術(shù)條件差別較大，其訂貨一般按國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，使我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)地應(yīng)用受到了影響。為了滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)的需要，于2001年將該標(biāo)準(zhǔn)列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修訂項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)起草小組的努力工作，新修訂后的標(biāo)準(zhǔn)于2004年批準(zhǔn)實(shí)施。

㈡、修訂主要技術(shù)內(nèi)容
⒈牌號(hào)
2004年標(biāo)準(zhǔn)比原標(biāo)準(zhǔn)中鋼的牌號(hào)由15個(gè)增加到24個(gè)，增加了15CrH、20Cr1H、15CrMoH、20CrMoH、22CrMoH、42CrMoH、16CrMnH、20CrMnH、15CrMnBH、17CrMnBH、20CrNi2MoH等11個(gè)牌號(hào)，刪除了很少使用的20MnMoBH和22MnVBH等2個(gè)牌號(hào)。新增牌號(hào)中參考日本標(biāo)準(zhǔn)增加了Cr系，主要參考德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)增加了Cr-Mn系，主要參考德國(guó)ZF鋼增加了Cr-Mn-B系，參考美國(guó)SAE標(biāo)準(zhǔn)增加了20CrNi2MoH。
原有牌號(hào)的主要化學(xué)成分沒(méi)有變化，新增牌號(hào)的主要化學(xué)成分與其對(duì)應(yīng)的外國(guó)牌號(hào)相同或相近。因冶煉水平的提高，殘余元素方面，部分鋼類(lèi)的硫、磷含量有所降低，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的硫、磷含量從0.040%降低到0.035%，高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼的硫、磷含量從0.030%降低到0.025%。同時(shí)，鉻、鎳、銅等殘余元素的含量與上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)“GB/T699-1999碳素結(jié)構(gòu)鋼”和“GB/T3077-1999合金結(jié)構(gòu)鋼”相一致。此外，增加了高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其殘余元素含量要求與GB/T699一致。
⒉淬透性帶的劃分及訂貨方式
我國(guó)主要鋼廠保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)水平已經(jīng)提高，淬透性帶寬大大低于GB/T5216-1985規(guī)定的水平。同時(shí)，為滿(mǎn)足不同用戶(hù)需求，需要對(duì)保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行等級(jí)劃分。參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO683-18:1996(E)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN10084-1998（歐洲標(biāo)準(zhǔn)），保留原淬透性帶（稱(chēng)為基帶，或H帶）的基礎(chǔ)上，將淬透性帶進(jìn)一步劃分上2/3帶（HH帶）和下2/3帶（HL帶）。以20CrMnTiH鋼為例，H帶中J9點(diǎn)硬度值范圍還是30~42HRC，寬度為12HRC；增加的HH帶中J9點(diǎn)硬度值范圍為34~42HRC，寬度為8HRC；HL帶中J9點(diǎn)硬度值范圍為30~38HRC，寬度也為8HRC?？梢?jiàn)，HH帶和HL帶比H帶寬度要求提高，分別可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求。
在訂貨方法上，仍保留原有的A、B、C和D四種方法，并且每種方法的含義也沒(méi)有改變。但是，四種方法均可以以H帶、HH帶和HL帶訂貨，訂貨時(shí)必須說(shuō)明采用的淬透性帶，如HH帶B法?？梢?jiàn)，實(shí)際的訂貨方法有12種之多，從而細(xì)化產(chǎn)品等級(jí)，可以充分反映鋼廠生產(chǎn)水平和不同用戶(hù)要求。此外，在供貨方式上，參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO683-18:1996(E)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN10084-1998（歐洲標(biāo)準(zhǔn)），增加“末端淬透性可以采用實(shí)測(cè)和按公式計(jì)算淬透性?xún)煞N供貨方式，從而為增加了供貨的靈活性。

㈢、國(guó)外相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析
本次修訂對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO683-18:1996(E)、美國(guó)ASTM A304-1996、美國(guó)SAE J1268-1995、日本JIS G4052-1979、德國(guó)DIN EN10084-1998、前蘇聯(lián)ГOCT4543-1971和英國(guó)BS907-1996標(biāo)準(zhǔn)，從牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能、淬透性檢驗(yàn)方法及帶寬、晶粒度、非金屬夾雜物、低倍組織等方面進(jìn)行對(duì)比分析。
⒈牌號(hào)
鑒于各國(guó)資源和生產(chǎn)工藝條件的差異，美、日、德等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，從使用要求、資源條件、經(jīng)濟(jì)耐用的角度出發(fā)，形成了各自的系列標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A304-1996有鋼號(hào)87個(gè)，采用Cr-Ni-Mo系（SAE8615、8620），國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO683-18:1996(E)有鋼號(hào)31個(gè)，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN10084-1998有鋼號(hào)29個(gè)采用的是Mn-Cr系列（16MnCr5、20MnCr5、25MnCr5、27MnCr5），日本標(biāo)準(zhǔn)JIS G4052-1979有鋼號(hào)23個(gè)，應(yīng)用Cr系和Cr-Mo系（SCM415H、SCM420H），前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГOCT4543-1971有鋼號(hào)18個(gè)。它們是當(dāng)前最主要的幾大齒輪鋼系列，Cr系、Cr-Mn系、Cr-Ni系、Cr-Mo系、Cr-Ni-Mo系的性能依次上升。與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)國(guó)標(biāo)牌號(hào)偏少，并且有些類(lèi)似牌號(hào)的化學(xué)成分也稍有不同。
⒉淬透性帶
從淬透性帶的劃分及其帶寬來(lái)看，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO683-18:1996(E)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN10084-1998（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）將淬透性帶分為高帶（HH帶）和低帶（HL帶），前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГOCT4543-1971將淬透性帶分為寬帶和窄帶。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，以標(biāo)準(zhǔn)中納入牌號(hào)在離淬火端9mm點(diǎn)處硬度平均值J9為例，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T5216-2004規(guī)定寬度為9HRC，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A304-1996規(guī)定寬度為12.4HRC，而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO683-18:1996(E)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN10084-1998（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定的高帶和低帶的寬度為9.0HRC。
⒊其他
在訂貨方式方面，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T5216-2004和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM A304-1996規(guī)定較全面，分別有4種和5種訂貨方式，其它國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不具體。此外，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)間還存在其它細(xì)節(jié)差別。

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資料來(lái)源：東莞市弘超模具科技有限公司結(jié)構(gòu)鋼事業(yè)部
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