河北钢铁集团石钢公司的技术人员研究了在不同的热处理工艺下，铝含量、氮含量和铝氮比对欧标20MnCr5齿轮钢混晶的影响，从而确定了炼钢过程铝和氮含量的合理控制范围，达到了大众汽车公司等欧洲轿车企业对齿轮钢晶粒度的要求。
试验用20MnCr5钢材生产工艺：60t转炉冶炼→LF精炼→VD真空脱气→连铸→步进式加热炉加热→连轧机组轧制。选取生产中铝、氮含量不同的20MnCr5钢材4炉，采用ARL-4460火花直读光谱仪分析钢材的化学成分。采用25-13型自动箱式电阻炉进行模拟渗碳热处理，检测不同铝、氮含量钢材在不同保温时间的奥氏体晶粒度。
观察发现，如果钢在某一较低的温度范围内晶粒不长大，而加热到一定的温度后晶粒突然长大，这一过程被称为异常长大。奥氏体经历异常长大会导致晶粒粗大和混晶的产生。
众所周知，铝是最基本、最有效的细化晶粒元素，在钢中主要以AlN形式存在。AlN主要分布于晶界，起到钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。当钢中铝含量较高，氮含量较低时，则不能形成足够的AlN使其均匀地分布于奥氏体晶界。AlN数量较少必然导致其分布较多的位置钉扎晶界作用明显，较少的位置则不能钉扎晶界阻止奥氏体晶粒的长大，这也是产生混晶，即晶粒局部异常长大的主要原因。
研究表明：
（1）轿车用20MnCr5渗碳钢中的铝含量≥0.020%时，氮含量偏低是导致其在渗碳温度发生混晶的主要原因。
（2）轿车用20MnCr5渗碳钢中的铝含量≥0.025%且/≥3时，能够保证在930℃保温6h的热处理工艺下不发生混晶现象。
