20CrMn,是中国国家标准规定的一种合金结构钢的牌号。统一数字代号:A22202。 标准:GB/T 3077-1988
特性及适用范围:
是渗碳钢,也可用作调质钢,淬透性与20CrNi相近。用作在高速与高弯曲负荷下工作的轴、连杆,在高速、高负荷而无强冲击负荷下工作的齿轮轴、齿轮、水泵转子、离合器、小轴、心轴,在化工设备上可作高压容器盖板的螺栓;可部分代替42CrMo和40CrNi钢。
成分和性能的参数
化学成分
质量分数(%):
碳 C :0.17~0.23
硅 Si:0.17~0.37
锰 Mn:0.90~1.20
硫 S :允许残余含量≤0.035
磷 P :允许残余含量≤0.035
铬 Cr:0.90~1.20
镍 Ni:允许残余含量≤0.030
铜 Cu:允许残余含量≤0.030
力学性能
【试样毛坯尺寸】 15mm 【热处理】 淬火加热温度(℃):850;冷却剂:油 回火加热温度(℃):200;冷却剂:水、空
【力学性能】 抗拉强度σb (MPa):≥930(95) 屈服强度σs (MPa):≥735(75) 伸长率 δ5 (%):≥10 断面收缩率 ψ (%):≥45 冲击功 Akv (J):≥47 冲击韧性值 αkv (J/cm2):≥59(6) 布氏硬度(HBS100/3000)(退火或高温回火状态):≦187 交货状态:以热处理(正火、退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货状态应在合同中注明。
主要特性:
渗碳钢,强度、韧性均高,淬透性良好。热处理后所得到的性能优于20Cr。淬火变形小,低温韧性良好,切削加工性较好;但焊接性能低。一般在渗碳淬火或调质后使用。
应用举例
用于制造和重载大截面的调质零件及小截面的渗碳零件,还可用于制造中等负载、冲击较小的中小零件,代替20CrNi使用,如齿轮、轴、摩擦轮、蜗杆调速器的套筒等。
合金钢的分类:
合金结构钢一般分为调质结构钢和表面硬化结构钢。 ①调质结构钢 这类钢的含碳量一般约为0.25%~0.55%,对于既定截面尺寸的结构件,在调质处理(淬火加回火)时,如果沿截面淬透,则力学性能良好,如果淬不透,显微组织中出现有自由铁素体,则韧性下降。对具有回火脆性倾向的钢如锰钢、铬钢、镍铬钢等,回火后应快冷。这类钢的淬火临界直径,随晶粒度和合金元素含量的增加而增大,例如,40Cr和35SiMn钢约为30~40mm,而40CrNiMo和30CrNi2MoV钢则约为 60~100mm,常用于制造承受较大载荷的轴、连杆等结构件。 ②表面硬化结构钢 用以制造表层坚硬耐磨而心部柔韧的零部件,如齿轮、轴等。为使零件心部韧性高,钢中含碳量应低,一般在0.12~0.25%,同时还有适量的合金元素,以保证适宜的淬透性。氮化钢还需加入易形成氮化物的合金元素(如Al、Cr、Mo等)。渗碳或碳氮共渗钢,经850~950℃渗碳或碳氮共渗后,淬火并在低温回火(约200℃)状态下使用。氮化钢经氮化处理(480~580℃),直接使用,不再经淬火与回火处理。
合金钢生产工艺
根据钢种和钢的质量要求,合金结构钢的冶炼,可采用氧气顶吹转炉、平炉、电弧炉;或再加电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。钢锭应缓慢冷却或热送锻造、轧制。钢锭加热时,应力求温度均匀并有足够的保温时间,以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀;锻、轧后的钢材,尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的渗碳钢,在600℃以上时应快速冷却,以免加重带状组织;截面较大的锻件,应采取措施消除内应力和白点。调质钢应尽可能淬火成马氏体组织,然后回火成索氏体组织;渗碳钢在渗碳过程中,渗层浓度梯度不宜过大,以免在渗层晶界上出现连续网状碳化物;氮化钢必需先经热处理得到所需的性能,再经最后精加工才能进行氮化。氮化处理后除将脆薄的“白层”研磨除去外,不再加工。