20CrMnTi材料性能和热处理工艺

20CrMnTi材料性能和热处理工艺
一、 20CrMnTi材料分析
20CrMnTi 是低碳合金钢，该钢具有较高的机械性能，零件表
面渗碳 0.7-1.1mm。

在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，心部硬度为 30-45HRC。

20CrMnTi 的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。

此外，20CrMnTi 还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。

且渗
碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。

适合于制造承受高
速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选用
20CrMnTi 钢是比较合适的。

经过910-940 ℃渗碳， 870℃淬火，180-200 ℃回火后机械性能的抗拉强度≥ 1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥ 10％、断面收缩率≥ 45％，冲击韧性≥ 680，硬度为 58-62HRC。

20CrMnTi 合金成分表如下：
C Si Mn Cr S P Ni Cu Ti
0.17 ～ 0.230.17 ～ 0.370.80 ～ 1.10 1.00 ～ 1.30≤ 0.035≤ 0.035≤ 0.030≤ 0.0300.04 ～ 0.10
二、 20CrMnTi钢的特性
⑴、20CrMnTi 钢中加入 Cr、Mn元素，主要是提高钢的淬透性。

⑵、 20CrMnTi 钢中加入 Ti 元素主要是为了细化晶粒。

⑶、 20CrMnTi 钢淬火加热时， Cr、Mn、Si 元素完全固溶于奥氏体中，提高钢的淬透性。

Ti 元素以碳化TiC 形式钉扎于奥氏体晶
界，阻止奥氏体晶粒的长大。

⑷、20CrMnTi 钢淬火后，Cr、Mn、Si 元素固溶强化基体组织，并改善基体组织的回火稳定性。

⑸、 20CrMnTi 钢低温回火时，部分 Cr、Mn元素从基体组织中
扩散到析出的渗碳体 Fe3C中，形成合金渗碳体（ Cr、Mn、 Fe） 3C，改善其硬度。

合金渗碳体（ Cr、Mn、Fe）3C 与碳化物 TiC 同基体组织一起共同作用，使钢产生较高的强度、硬度与耐磨性，同时保持良好的
韧性。

⑹、 20CrMnTi 钢渗碳或碳氮共渗后碳层均匀，加工和热处理
工艺性能优良，不易出现过热，渗碳后可直接淬火，淬火变形小。

⑺、 20CrMnTi 钢正火后切削加工性能优良，相对加工性能为75%，表面粗糙度低。

⑻、由于 Cr、Mn元素的加入， 20CrMnTi 钢易
出现回火脆性，故回火温度须严格控制，一般控制在180~200℃范围内。

三、 20CrMnTi泵体齿轮的的工艺流程：
四、 20CrMnTi钢常见的热处理工艺
热处理工艺工艺参数硬度要求工艺特点
完全退火加热 860~880 ℃，保温，炉冷≤ 217HBS消除残余应力，降低硬度
正火
淬火
回火
气体渗碳
渗碳后淬火与回火
气体碳氮共
渗
固体渗硼
加热温度在 Ac382 5 ℃线之
加热 920~950 ℃，保温，空冷156~207HBS
上，细化晶粒，消除组织缺陷，
以获得珠光体 +少量铁素体组
织
加热 860~900 ℃，保温，油冷48~54HRC
淬火温度高，淬透性中等，变
形较大，硬度不高，耐磨性差
加热 500~650 ℃，保温 2h ，油
30~36HRC回火索氏体组织
冷
加热 900~920℃，以加热温度不超过 920 ℃，以避0.15~0.2mm/h 计保温时间免晶粒长工大
淬火：加热 820~85 0 ℃，保温
心部保持良好韧性的同时，表
60~63HRC层获得高的强度、硬度、耐磨
后油冷
性与耐蚀性
回火：加热 180~200 ℃，保温表： 56~62HRC
2h ，空冷心： 35~40HRC
共渗温度 840~86 0 ℃，出炉油
心部保持良好韧性的同时，表
60~65HRC层获得高的强度、硬度、耐磨
冷
性与耐蚀性
回火温度 160~180 ℃，出炉空表： 58~62HRC
冷心： 35~40HRC
渗硼温度 900 ℃，保温 4h ，油
冷 ( 渗硼剂：
表面形成高硬度的硼化物层85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。

渗
而心部为淬火组织
层 0.115~0.139mm
1689~1789HV0.1
五、 20CrMnTi钢的相变点/℃。