齿轮钢是汽车材料中用量较大，要求较高的关键材料之一，其不仅影响车辆使用寿命，能耗等，而且对满足使用安全也至关重要。随着汽车轻量化的发展，对齿轮钢的质量要求也更为严格。为了减轻齿轮在热处理过程中产生的变形，需要齿轮钢具有窄的淬透性带宽和较高的组织均匀性。本文以我国常用的渗碳齿轮钢20CrMoH钢为试验钢，研究其淬透性预测模型和钢中的带状组织。利用末端淬透性试验，对淬透性预测模型进行验证;通过对试验钢的显微组织观察、进行热模拟和热处理试验以及渗碳热处理变形等试验，对带状组织的形成机理、减轻或消除方法以及其对热处理变形的影响进行研究。采用非线性方程和硬度分布函数对试验钢的淬透性进行模拟，与试验值进行对比，发现硬度分布函数的模拟值与试验值非常吻合，误差限基本在-2HRC～+2HRC之间，能很好的满足对试验钢的淬透性进行预测。试验钢的显微组织和成分分析表明，产生带状组织的主要原因为钢液在凝固过程中由于选择性结晶产生枝晶偏析，碳及合金元素分布不均匀，导致各区域A_r3温度不同，使奥氏体转变过程中不同区域形核速率不同，产生动态再结晶，从而在轧后缓冷过程中碳及合金元素的贫化带和富化带分别形成了铁素体和珠光体带状组织。热模拟试验结果表明，终轧温度和轧后冷却速度是影响带状组织的关键因素，尤其是冷却速度。终轧温度为900℃，冷却速度为0.7℃/S时获得的组织较细小，且带状组织较轻。热处理试验结果表明，二次带状组织的产生及严重程度是钢材奥氏体化后冷却过程中的相变产物。奥氏体化后的冷却速度是影响带状组织的关键因素，提高奥氏体化后的冷却速度，抑制先共析铁素体的析出，是减轻二次带状组织的重要途径。渗碳热处理试验结果表明，带状组织使钢在淬火过程中局部产生非马氏体组织，造成硬度分布不均匀和产生应力集中，加剧了热处理过程中的变形，当带状组织在3级以上时，变形加剧，因此必须严格将其控制在3级以下。