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一汽红旗轿车传动器齿套所用材料为传统的28MnCr5H齿轮钢，在生产齿套过程中，存在切削性能差，淬火变形大，热后变形规律性差，热处理后齿套心部硬度高等问题。齿套的生产沿用传统的模锻加碾扩工艺，生产工艺复杂，周期长，能源浪费大。需要对红旗轿车传动器齿套的材料及制造工艺进行革新。
在对国内外汽车用渗碳齿轮钢、齿轮毛坯制造技术发展概况及高温变形对相变影响等方面进行综合评述的基础上，针对一汽红旗轿车传动器齿套生产中存在的问题，以及节能降低成本的要求，提出了“近终形易切削汽车用齿套材料22CrSH钢管的研制开发”这一课题，目的在于开发一种具有良好切削及热处理性能的热轧态22CrSH钢管，直接用于切削传动器齿套。主要研究进展如下：
(1)根据合金元素在钢中的作用以及齿轮(齿套)零件的工作条件对齿轮(齿套)用钢性能要求，通过参照德国大众标准TLVW4124，设计了新型含S易切削齿套用钢22CrSH。
(2)研究了变形量、变形温度、变形速率以及原始奥氏体晶粒尺寸对22CrSH钢再结晶行为的影响，结果表明，在温度较高，应变速率较低及原始奥氏体晶粒较细的情况下变形时，表现出典型的动态再结晶行为。对再结晶形核的机制简要地进行了探讨。通过回归计算，确定了热力学方程中的再结晶激活能及应力指数等各个参数。研究、分析了影响动态再结晶奥氏体晶粒尺寸的因素，表明动态再结晶的晶粒尺寸是由变形条件唯一确定的。研究了变形速率、变形温度对变形后高温保温过程中奥氏体静态再结晶行为的影响。
(3)研究了奥氏体晶粒尺寸、奥氏体变形量(在未再结晶区变形)以及变形温度(奥氏体在再结晶条件下变形)对连续冷却相变分解行为及组织的影响，表明奥氏体晶粒细小，容易获得先共析铁素体+珠光体组织；随着变形量的增加，或者变形温度的降低，多边形铁素体相变开始温度升高，各种相变区向左移动，完全获得先共析铁素体和珠光体组织的冷却速度增大。
(4)研究了贝氏体与针状铁素体相变的相互竞争机制，表明富含一些夹杂物颗粒(如以MnS为核心的CuS颗粒)的奥氏体，当其晶界被一层惰性的晶界仿晶型铁素体占据时，会发生针状铁素体相变而抑制了贝氏体生成。因此，当变形温度降低，或者变形量增加时，在奥氏体晶界上析出大量的惰性晶界仿晶型铁素体，占据了奥氏体晶界，中温相变产物为针状铁素体而不是贝氏体。
(5)研究了贝氏体(针状铁素体)相变的机械稳定性，表明由于奥氏体变形，内部形成大量的位错等变形结构，阻止了以切变方式进行相变的贝氏体或针状铁素体的长大，奥氏体表现出机械稳定性。随着变形温度的降低，或者变形量的增加，引入的位错增多，奥氏体机械稳定性增加。同时，在奥氏体晶界，晶内析出大量的先共析铁素体，奥氏体中碳富集，降低了针状铁素体形核及长大的驱动力。此外，大量形成的晶内铁素体对针状铁素体的长大造成冲撞。这样，针状铁素体相变结束温度下降，室温组织中M/A岛的数量增多。
(6)研究了22CrSH钢中的硫化锰(MnS)对奥氏体晶粒尺寸及相变行为的影响。结果表明，MnS能抑制奥氏体晶粒长大，并能促进先析铁素体相变。对比了22CrSH与28MnCr5H的连续冷却相变行为，由于22CrSH含有较低的碳及较多的第二相(MnS夹杂物)，其各种相变区向左移，各种相变发生的冷却速度增大，容易获得先共析铁素体+珠光体组织。此外，研究了冷却速度对先共析铁素体带状的影响。
(7)在上述研究的基础上，确定钢管的热轧生产工艺参数。冶炼时加强脱氧，热轧生产时控制工艺参数，生产出的热轧态22CrSH钢管，化学成分，夹杂物，金相组织及机械性能等各项指示均达到技术标准要求。
(8)对比分析了22CrSH及28MnCr5H这二种齿套材料的切削性能、热处理性能等。结果表明，22CrSH与原齿套材料28MnCr5H相比，断屑效果较好，刀具耐用度略大，切削力小，齿坯加工过程顺利，外型尺寸合格，但表面粗糙度值略大。22CrSH齿套热处理后具有较低的心部硬度值，尺寸合格率高于28MnCr5H，且变形具有较好的规律性。
本文的研究成果已经应用于齿套的生产，用于制作红旗轿车等车型的变速箱。采用22CrSH齿套的变速箱顺利通过道路试验，达到规定的目标值，为企业创造了明显的经济效益。