一、20CrMo 材料本质（化学成分与性能）

20CrMo是一种低碳、中淬透性的铬钼合金结构钢，其核心特点是强度与韧性的良好结合，特别是优异的渗碳/渗氮性能。

1. 化学成分（典型值%，对比30CrMo）：

   • 碳 (C)：0.17~0.24 （显著低于30CrMo，保证了心部良好的韧性，并为表面渗碳硬化提供基础）

   • 铬 (Cr)：0.80~1.10 （与30CrMo相当，提高淬透性、耐磨性）

   • 钼 (Mo)：0.15~0.25 （与30CrMo相当，细化晶粒，提高淬透性和强度）

   • 锰、硅等元素含量范围与30CrMo类似。

2. 核心性能特点：

   • 心部高韧性：低碳含量确保了零件在热处理后，心部仍保持很高的韧性和塑性，能承受强烈的冲击载荷。

   • 优异的表面硬化性能：是最典型、应用最广泛的渗碳钢（Case Hardening Steel）之一。通过渗碳（或碳氮共渗）处理，可以在零件表面形成一层高碳、高硬度的耐磨层（通常0.5-2.0mm深），而心部保持强韧。

   • 良好的淬透性：铬钼合金元素保证了其在渗碳后，无论是表层还是心部都能获得良好的淬火效果。

   • 良好的工艺性能：在退火状态下切削加工性良好，焊接性优于中碳的30CrMo（但仍需预热和焊后热处理）。

二、作为“圆钢”的形态与应用

“圆钢”是其主要原材料形态，用于后续锻造或直接机加工成零件。

主要应用领域（基于其渗碳特性）：

1. 齿轮类零件：这是最经典的应用。用于制造汽车、拖拉机、机床的变速箱齿轮、后桥齿轮、发动机齿轮等。表面高硬度耐磨，心部强韧抗冲击。

2. 轴类零件：特别是承受摩擦和中等冲击的轴，如机床主轴、花键轴、凸轮轴等。

3. 活塞销、连杆销：要求表面耐磨、心部强韧的销类零件。

4. 高强度紧固件：一些高性能的螺栓、螺母（特别是需要表面耐磨损的）。

5. 石油机械零件：如牙轮钻头、万向轴节等。

三、相关标准与对照

• 中国标准：主要执行 GB/T 3077-2015 《合金结构钢》。

• 相近国外牌号：

  • 美国AISI/SAE：4118, 4120（非常接近，是常用渗碳钢）

  • 德国DIN：20CrMo5 (1.7264) （经典渗碳钢）

  • 日本JIS：SCM418, SCM420

  • 国际ISO：20CrMo4

四、典型加工与热处理工艺

20CrMo圆钢的加工路线通常非常明确：

1. 下料：从圆钢上锯切。

2. 锻造/粗加工：锻造成毛坯或直接粗车。

3. 正火：为改善组织，便于后续切削加工。

4. 精加工：车、铣、钻等，达到渗碳前尺寸（需预留渗碳层和磨量）。

5. 渗碳/碳氮共渗：关键工序。在910~930°C的富碳气氛中加热，使碳原子渗入表面。

6. 淬火 + 低温回火：渗碳后直接淬火或重新加热淬火，随后在160~200°C回火。最终得到“表硬里韧”的组织。

   • 表面：高碳马氏体 + 碳化物，硬度可达 HRC 58-62。

   • 心部：低碳马氏体或贝氏体，硬度约为 HRC 30-45，韧性好。

7. 精磨：对需要高精度和低粗糙度的表面（如齿轮齿面）进行磨削。

五、与30CrMo的对比总结

六、采购要点

采购20CrMo圆钢时，除明确规格、标准、状态外，还需特别注意：

• 晶粒度要求：作为渗碳钢，通常要求奥氏体晶粒度≥5级（或更细），以保证渗碳后表层组织细小，性能优异。

• 非金属夹杂物控制：高标准的齿轮用钢会对夹杂物的级别有严格要求。

20CrMo圆钢是渗碳齿轮和轴类零件的王牌材料。它通过“渗碳+淬火”这种组合热处理工艺，实现了零件表面极高硬度耐磨与心部高韧性的完美结合，特别适合于承受强烈摩擦、冲击和弯曲疲劳的工况。

如果您需要制造的零件是齿轮、凸轮、活塞销这类需要表面特别耐磨的，那么20CrMo通常是比30CrMo更优先、更专业的选择。