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20CrMn合金结构钢全面解析

20CrMn基本信息





20CrMn材料名称：


20CrMn 合金结构钢


20CrMn执行标准：中国 GB/T 3077-2015（合金结构钢）、ISO 683-18（国际标准）。
【舞钢市鑫泽钢铁销售有限公司】
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【主营】：👇👇👇
抗硫化氢钢板：Q345R（R-HIC）、Q245R(R-HIC)
国标容器板：Q245R、Q345R、Q370R、12Cr1MoVR、14Cr1MoR、15CrMoR
低温容器板：16MnDR、09MnNiDR、08Ni3DR
美标容器钢板：SA516Gr70、SA516Gr60、P11、P22等（正火+回火+探伤）
欧标容器板：P265GH、P355GH、P355NH
耐磨钢板：NM360、NM400、NM450、NM500
高强度钢板：Q390C/D/E、Q420C/D/E、Q460D/E、Q550D/E、Q690D/E、Q960D/E
国标低合金板：Q345B/C/D/E
欧标低合金钢板：S355JR、S355JO、S355J2、S355K2、S355NL
低合金Z向性能板：Q345C/D/E-Z15、Z25、Z35等
合金结构钢：35CrMo、42CrMo、30CrMnSiA、15CrMo等
优碳钢板：10#、20#、35#、45#  50#、20Mn、50Mn
桥梁用钢板：Q345qC/D/E、Q370qC/D/E等
管线及管件用钢板：AP15L-B、X52、X60、X65、X70、X80
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相近牌号：

• 国外：德国 20CrMn5（EN 10084）、美国 5120（AISI/SAE）、日本 SCr420H（JIS G4053）。
  

20CrMn化学成分（质量分数，%）

元素	C	Si	Mn	Cr	P	S
含量范围	0.17-0.23	0.17-0.37	0.90-1.20	0.90-1.20	≤0.030	≤0.030

20CrMn力学性能（调质处理后）

性能指标	数值（≥）
抗拉强度 σb/MPa	930
屈服强度 σs/MPa	785
伸长率 δ5/%	9
断面收缩率 ψ/%	40
冲击吸收功 Akv/J	47（20℃，V 型缺口）

20CrMn材料特性

• 强度与韧性：
  
  • 中碳低合金渗碳钢，经渗碳 + 淬火 + 回火后表面硬度高（HRC 58-62），心部保持良好韧性，适合承受冲击和磨损的零件。
    
• 淬透性：
  
  • 含 Cr、Mn 元素，淬透性优于 20Cr 钢，油淬时可硬化至 Φ30-40mm 截面，水淬时硬化深度更深，但需注意开裂风险。
    
• 焊接性与加工性：
  
  • 焊接性中等，焊前需预热（150-200℃），焊后需回火消除应力；切削加工性良好，切削时建议使用乳化液冷却，避免 Si 元素导致刀具磨损。
    
• 耐蚀与耐磨：
  
  • Cr 元素提高抗氧化性和耐蚀性，表面渗碳后形成高硬度碳化物，耐磨性能显著提升。
    
  
  

20CrMn典型应用领域

• 机械传动：
  
  • 汽车、机床中的齿轮、蜗杆、轴类（如变速箱齿轮、凸轮轴），利用渗碳后表面耐磨、心部抗冲击的特性。
    
• 轴承与连接件：
  
  • 滚动轴承内圈、离合器摩擦片、高强度螺栓（经调质处理）。
    
• 航空航天：
  
  • 轻型发动机中的传动零件、飞机起落架辅助构件（要求强度与韧性匹配）。
    
  
  

20CrMn热处理工艺

• 渗碳工艺：
  
  • 温度：900-930℃，时间：根据渗碳层深度（0.5-1.2mm）确定（如 1mm 需 5-6 小时），介质可选煤油、甲醇。
    
• 淬火 + 回火：
  
  • 渗碳后淬火：820-850℃油冷，表层形成马氏体 + 碳化物；
  • 低温回火：180-200℃空冷，消除应力，保持表面硬度（HRC 58-62）。
    
• 调质处理：
  
  • 淬火 880℃油冷，回火 520℃空冷，用于要求综合力学性能的零件（如轴类）。
    
  
  

20CrMn注意事项

• 渗碳控温：渗碳温度过高易导致晶粒粗大，需严格控制炉温均匀性，避免局部过烧。
• 氢脆预防：渗碳过程中易吸收氢，淬火后需及时回火（≤24 小时），避免氢脆开裂。
• 焊接裂纹：厚板焊接时需控制层间温度≥150℃，焊后缓冷，重要结构需进行去应力退火。
  

20CrMn延伸知识：与类似钢种的对比

钢种	主要区别	典型应用场景
20CrMn	含 Cr、Mn，淬透性和耐磨性更优	重载齿轮、高强度轴
20Cr	不含 Mn，淬透性较低	小尺寸齿轮、活塞销
20CrMnTi	含 Ti，渗碳层韧性更好	汽车变速箱齿轮（抗冲击）
40CrMn	含碳量更高，强度更高	曲轴、连杆（调质状态）

20CrMn行业应用案例

• 汽车制造：某品牌变速箱二轴采用 20CrMn 渗碳淬火，表面硬度 HRC 60，心部硬度 HRC 35-40，满足高速换挡时的耐磨与抗冲击需求。
• 机床工业：精密磨床主轴用 20CrMn 调质处理（σb≥980MPa），配合表面淬火，实现高精度旋转下的抗疲劳性能。
  

如需了解 20CrMn 在特定热处理工艺中的参数优化或失效分析，可进一步说明需求以便补充。