鋼的成分偏析導(dǎo)致鋼組織、性能的不均勻，這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發(fā)揮的重要原因之一?，F(xiàn)代生產(chǎn)工藝應(yīng)使鋼的均勻性達到：轎車齒輪鋼淬透性帶波動為±3HRC；對合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%，錳和鉻含量≤±0.02%；軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動0.8±0. 2μm；抗層狀撕裂鋼（z向鋼）的縱向、橫向和厚度方向的力學(xué)性能，特別是塑、韌性要求大體上相當(dāng)。
（3）超細組織。超細組織強化是惟一增加鋼強度而不降低韌性或使韌性略有增加的強化機制。例如高強度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細化到2. 3μm，則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應(yīng)堆壓力容器鋼板為粗晶時，其輻照脆化溫度范圍為150～250℃而細晶鋼降到50～70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細到≤0.5μm，則軸承壽命大幅度提高。

目前，中國汽車用齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTi，該鋼種通常采用氣體滲碳工藝，由于滲碳氣氛中氧化性氣體的存在，導(dǎo)致滲層中對氧親和力較大的元素Si、Mn、Cr在晶界處發(fā)生氧化，形成晶界氧化層。晶界氧化層的發(fā)生會導(dǎo)致滲層Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低滲層的淬透性，從而降低滲層的硬度并導(dǎo)致非馬氏體組織的產(chǎn)生，進而顯著降低齒輪的疲勞性能。為解決這一問題可以采用兩種手段：

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(fā)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(yōu)先在工件表面富集并擇優(yōu)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(yōu)先與氧結(jié)合,阻礙氧原子繼續(xù)向內(nèi)擴散，從而有助于減輕非馬氏體組織的產(chǎn)生。

雖然降低鋼中氧及夾雜物含量是獲得純凈鋼的一種途徑，但是要想得到零夾雜的彈簧鋼比較困難，為此有研究者提出了氧化物冶金技術(shù)，這是一種有效的晶粒細化的方法，是實現(xiàn)鋼鐵材料強度與韌性成倍提高的有效方法。它利用鋼中細小彌散的高熔點非金屬夾雜物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作為晶內(nèi)鐵素體的形核核心，從而起到細化晶粒的作用。國內(nèi)外已經(jīng)對Ti、Zr氧化物體系做了系統(tǒng)的研究，認為含鈦氧化物是理想的。在奧氏體晶粒內(nèi)鈦的氧化物質(zhì)點成為針狀鐵素體有效形核地點，促進晶內(nèi)鐵素體形成。但是，由于鋼種成分的限制，鈦氧化物冶金的推廣受到了限制。近幾年開始對稀土元素進行研究，可以利用稀土元素的強脫氧脫硫能力及產(chǎn)物熔點高的特點來研究稀土氧化物對鋼材性能的影響。