20Cr低淬透性渗碳钢综合解析20Cr热处理工艺与组织优化(30crmnsia淬透性)

20Cr低淬透性渗碳钢综合解析

一、核心特性与化学成分

1. 基础性能

• 硬度控制：交货状态硬度≤179HBS（布氏硬度），支持正火、退火或未热处理状态供货
• 淬透性参数：
• 油淬临界直径：4～22mm
• 水淬临界直径：11～40mm
• 力学强度：热处理后抗拉强度≥835MPa，屈服强度≥540MPa，延伸率≥10%

1. 化学成分
2. 元素含量范围关键作用碳(C)0.18～0.24%提升硬度和强度基础
3. 铬(Cr)0.70～1.00%增强淬透性与耐蚀性
4. 硅(Si)≤0.37%脱氧剂，改善流动性
5. 锰(Mn)0.40～0.70%提高淬透性和韧性
6. 磷/硫(P/S)≤0.035%严控杂质减少脆性

二、热处理工艺与组织优化

1. 正火工艺

• 温度范围：870~900℃空冷，细化晶粒并降低硬度至≤179HBW，提升切削加工性

1. 渗碳强化

• 渗碳后需二次淬火：首次渗碳易致晶粒粗化，二次淬火（780~820℃）优化心部韧性，避免冲击功下降
• 低温回火：150~200℃回火，消除应力并保持表面高耐磨性

三、加工与应用要点

1. 冷加工适应性

• 高冷应变塑性，支持冷拉丝成型；但退火后切削性能下降，建议正火态加工

1. 焊接与切割

• 焊接预热≥100℃（厚度>30mm），匹配低氢焊条（如E4315）减少裂纹
• 适用火焰/等离子切割，边缘需打磨消除应力集中

1. 典型应用场景

• 渗碳零件：齿轮、活塞销、蜗杆（截面≤30mm）等需表面耐磨、心部强韧的部件
• 模具替代：低碳马氏体淬火后替代中碳钢调质件，降低塑料模具制造成本

四、国际牌号对照与选型建议

标准牌号备注AISI5120美国通用标准JISSCr420日本工业规格DIN20Cr4德国标准（注：已更新）

• 选型优先级：需高表面硬度时选渗碳工艺；若强韧性为主，优先调质处理