晶粒尺寸大小是齿轮钢的又一项重要指标，细小均匀的奥氏体晶粒度对稳定钢材的末端淬透性，减少齿轮热处理后的变形量，提高渗碳钢的脆断抗力具有重要意义。因为粗粒的晶粒使渗层碳浓度相对增高，导致脆性增加，使弯曲强度下降，齿面容易剥落。如果出现混晶，有可能使齿牙之间的热处理变形失去规则而无法配对。晶粒细化主要通过添加一定量的细化晶粒元素如Al、Ti、Nb等来达到。
现在比较一致的看法是：控制Al含量为0.020%～0.055%，同时，配以一定的氮含量0.010%-0.018%，使之形成AIN起钉扎作用，可阻止晶粒长大。
4、加工性和易切削性
随着齿轮加工线的自动化，为了不断提高生产效率，许多国家正在研究使用易切削的齿轮钢。在法国和德国标准中，有许多硫有下限要求的钢号，其硫含量一般只0.020%～0.035%，而不是原先概念中硫越低越好的思路。这些钢比我国国标GB731-88易切削结构钢技术条件中的硫含量(低的S=0.040%～0.080%，高的S=0.23%～0.33%)低得多。显然仅按常规的冶炼方法来提高易切削性仍是比较困难的，需要通过合适的冶炼工艺以改善硫化物的形状及其分布状态来达到。另外，通过钢材锻轧后的空冷处理，防止粒状贝氏体的出现，改善金相组织，也是提高切削性能的有效途径。
5、带状组织
钢在凝固过程中由于选分结晶的作用，在钢坯凝固横向及纵向上都会造成成分的不均匀性，在轧制后的冷却过程中由于成分偏析会形成组织(铁素体与珠光体)的层状分布即带状组织，严重的带状组织在齿轮热处理后不但增加变形，而且齿轮在渗碳处理后使齿高各部位的显微硬度造成差异，影响齿轮的疲劳寿命。
钢种的不同，带状组织的级别的严重程度不同，Cr-Mo、Cr-Ni-Mo钢带状组织较其它钢种严重。由于带状组织不易消除，齿轮厂一般要求带状组织小于3级。模铸材由于等轴晶区比连铸材大，其成分的均匀性较连铸材好，带状组织较轻，只要控制好浇注温度及速度，大部分炉号能满足小于3级的要求。而连铸材达到该要求相对要难的多。解决带状组织的根本在于减少成分的偏析，再加上与轧后适当的冷速相结合。
6、表面质量
齿轮钢都是热顶锻用钢，对钢材的表面质量要求很严，无论是GB/T3077-1999，还是新近由中国齿轮协会制定的《车辆用齿轮钢技术条件》，都对此有较严格要求。我国齿轮钢目前的表面质量同国外先进水平相比，还有很大差距。
