20Cr合金结构钢

标准 GB/T 3077-1999 GB/T 17107

AISI 5120

JIS SCr435

GB 20Cr

DIN 20Cr4

供货状态及硬度：退火态，硬度≤179HBS

化学成分（质量分数%）：

碳C：0.18～0.24

硅Si：0.17～0.37

锰Mn：0.50～0.80

铬Cr：0.70～1.00

硫 S：允许残余含量≤0.035

磷 P：允许残余含量≤0.035

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（mm）：15

热处理：

第一次淬火加热温度（℃）：880；冷却剂：水、油

第二次淬火加热温度（℃）：780～820；冷却剂：水、油

回火加热温度（℃）：200；冷却剂：水、空

抗拉强度（σb/MPa）：≥835

屈服点（σs/MPa）：≥540

断后伸长率（δ5/%）：≥10

断面收缩率（ψ/%）：≥40

冲击吸收功（Aku2/J）：≥47

布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高温回火状态）：≤179

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：

与15Cr钢相比，有较高的强度及淬透性，在油中临界淬透直径达4 ～22mm，在水中临界淬透直径达11～40mm，但韧性较差，此钢渗碳时仍有晶粒长大倾向，降温直接淬火对冲击韧性影响较大，所以渗碳后需二次淬火以提高零件心部韧性，无回火脆性；钢的冷应变塑性高，可在冷状态下拉丝；可切削性在高温正火或调质状态下良好，但退火后较差；20Cr为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理，但厚度大于15mm的零件在焊前需预热到100～150℃，焊后也可不进行回火热处理。

材料加工：

该钢淬火、低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧性良好，回火脆性不明显。渗碳时钢的晶粒有长大趋势，所以要求二次淬火，以提高心部韧性，不宜降温淬火。当正火后硬度为170-217HB时，相对切屑加工性约为65%，焊接性中等，焊前应预热到100-150℃，冷变形时塑性中等。

为了提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性。对于使用寿命要求不很高的模具，也可以直接进行调质处理。国内也有不少应用低碳马氏体刚强烈淬火制造冷作模具的实例。

该钢模具零件工艺路线：下料-锻造模胚-退火-机械粗加工-冷挤压成型-再结晶退火-机械精加工-渗碳-淬火、回火-研磨抛光-装配。

工艺规范：

正火规范：温度920-950℃，硬度156-179HBS。

冷压毛胚软化处理规范：温度700~720℃，保温时间8~15h，以50~100℃/h的冷速，随炉降至温度≤550~600℃，出炉空冷。处理前硬度≤179HBS，软化后硬度≤140HBS。

应用举例：

这种钢大多用于制造心部强度要求较高，表面承受磨损、截面在30mm以下的或形状复杂而负荷不大的渗碳零件(油淬)，如：机床变速箱齿轮、齿轮轴、凸轮、蜗杆、活塞销、爪形离合器等；对热处理变形小和高耐磨性的零件，渗碳后应进行高频表面淬火，如模数小于3的齿轮、轴、花键轴等。此钢也可在调质状态下使用，用于制造工作速度较大并承受中等冲击负荷的零件，这种钢还可用作低碳马氏体淬火用钢，更进一步增加钢的屈服强度和抗拉强度(约增加1.5～1.7倍)。