一、材料概述

20CrNi是一种优质的合金结构钢，执行标准为GB/T 3077-1988（最新版本为GB/T 3077-2015），统一数字代号为A40202。该材料以碳、铬、镍为主要合金元素，通过合理的成分设计和热处理工艺，展现出优异的综合性能，广泛应用于高负荷、高耐磨性要求的机械零部件制造领域。其核心优势包括良好的加工性、抗疲劳性能以及高冲击韧性，尤其适用于渗碳处理后表面硬度和心部韧性的协同提升。

二、化学成分

20CrNi的化学成分设计平衡，具体范围如下：

碳（C）：0.17%~0.23%，提供基础硬度和强度。 硅（Si）：0.17%~0.37%，增强脱氧和抗高温氧化能力。 锰（Mn）：0.40%~0.70%，改善淬透性和抗冲击性能。 铬（Cr）：0.70%~1.00%，提高耐磨性及耐腐蚀性。 镍（Ni）：1.00%~1.40%，显著提升韧性和低温抗冲击能力。 硫（S）、磷（P）：残余含量均≤0.035%，控制杂质以保障材料纯净度。 三、力学性能展开剩余68%

20CrNi在标准热处理条件下的力学性能表现如下：

抗拉强度（σb）：≥785 MPa，满足高负荷零件的强度需求。 屈服强度（σs）：≥590 MPa，确保结构件在受力时的稳定性。 延伸率（δ5）：≥10%，兼顾材料塑性。 断面收缩率（ψ）：≥50%，反映良好的形变能力。 冲击功（Akv）：≥63 J，体现优异的抗冲击韧性。 硬度：≤197 HB，便于后续加工成型。 四、热处理工艺

20CrNi的热处理规范直接影响其最终性能，主要包括以下步骤：

淬火：850℃保温后采用水冷或油冷，形成高硬度的马氏体组织。 回火：460℃回火并水冷/油冷，消除内应力并调整硬度与韧性的平衡。 交货状态：可根据需求选择正火、退火、高温回火或未经热处理的原始状态，需在合同中明确标注。

激光熔凝处理作为先进工艺之一，通过细晶强化和固溶强化作用，可显著提高材料的抗回火性和耐磨性，使磨损表面更平整、磨痕更浅，适用于对表面性能要求极高的场景。

五、应用领域

20CrNi凭借其综合性能，被广泛用于以下关键零部件的制造：

传动系统：如齿轮、花键轴、活塞销等，需承受高频交变载荷。 重型机械：拉杆、焊接结构件、冲压零件，要求高强度与抗疲劳性。 渗碳零件：经渗碳处理后，表面硬度可达HRC 58-62，用于高耐磨环境（如矿山机械的牙轮钻头）。 调质零件：如高冲击韧性要求的轴类、连杆，通过调质处理实现强韧匹配。 六、加工与制造 切削加工性：20CrNi在退火或正火状态下切削性能良好，适合精密加工。 焊接性：需预热至150℃以上以避免冷裂纹，焊后需进行去应力退火。 冷变形：中等塑性，适用于冷冲压和冷镦工艺，但需注意回火脆性倾向。

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发布于：江苏省