20CrNiMo介紹
20CrNiMo合結(jié)鋼，因含有鉬除了有很好綜合性能外還能耐一定溫度。主要用于制造汽輪機的齒輪整轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機連桿汽門截面鍛件等。
化學成分
碳 C ：0.17～0.23
硅 Si：0.17～0.37
錳 Mn：0.60～0.95
硫 S ：允許殘余含量≤0.035
磷 P ：允許殘余含量≤0.035
鉻 Cr：0.40～0.70
鎳 Ni：0.35～0.75
銅 Cu：允許殘余含量≤0.030
鉬 Mo：0.20～0.30
熱處理
淬火加熱溫度（℃）：850；
冷卻劑：油
回火加熱溫度（℃）：200；
冷卻劑：空
力學性能
抗拉強度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強度 σs (MPa)：≥785(80)
伸長率 δ5 (%)：≥9
斷面收縮率 ψ (%)：≥40
沖擊功 Akv (J)：≥47
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥59(6)布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高溫回火狀態(tài)）：≤197
主要特性
20CrNiMo合結(jié)鋼原系美國AISI、SAE標準中的鋼號8720。淬透性能與20CrNi鋼相近。雖然鋼中Ni含量為20CrNi鋼的一半，但由于加入少量Mo元素，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的上部往右移；又因適當提高Mn含量，致使此鋼的淬透性仍然很好，強度也比20CrNi鋼高。常用于制造中小型汽車、拖拉機的發(fā)動機和傳動系統(tǒng)中的齒輪；亦可代替12CrNi3鋼制造要求心部性能較高的滲碳件、氰化件，如石油鉆探和冶金露天礦用的牙輪鉆頭的牙爪和牙輪體。 20CrNiMo因含有鉬除了有很好綜合性能外還能耐一定溫度。用于制造汽輪機的齒輪整轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機連桿汽門截面鍛件等。
應用
常用于制造中小型汽車、拖拉機的發(fā)動機和傳動系統(tǒng)中的齒輪，也可代替12CrNi3鋼制造要求心部性能較高的滲碳件、氰化件，如石油鉆探和冶金露天礦用的牙爪和牙輪體。
合金結(jié)構(gòu)鋼
這類鋼,由于具有合適的淬透性，經(jīng)適宜的金屬熱處理后，顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細的珠光體，因而具有較高的抗拉強度和屈強比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強度，和較低的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機器零件。
合金元素在結(jié)構(gòu)鋼中的作用
有三個方面：①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時，從表層起淬成馬氏體層的深度，是取得良好綜合性能的主要參數(shù)。除Co外，幾乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性，其中 Mn、Mo、Cr、B的作用最強，其次是Ni、Si、Cu。而強碳化物形成元素如 V、Ti、Nb等，只有溶于奧氏體中時才能增大鋼的淬透性。②影響鋼的回火過程。由于合金元素在回火時能阻礙鋼中各種原子的擴散，因而在同樣溫度下和碳素鋼相比，一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長大作用，從而提高鋼的回火穩(wěn)定性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著，Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼，在500～600℃回火時，析出細小彌散的特殊碳化物質(zhì)點如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化（見回火）。Mo對鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。③影響鋼的強化和韌化。Ni以固溶強化方式強化鐵素體；Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以彌散硬化方式又以固溶強化方式提高鋼的屈服強度；碳的強化作用最顯著。此外，加入這些合金元素，一般都細化奧氏體晶粒，增加晶界的強化作用。影響鋼的韌性因素比較復雜，Ni改善鋼的韌性；Mn易使奧氏體晶粒粗化，對回火脆性敏感；降低P、S含量，提高鋼的純凈度，對改善鋼的韌性有重要作用（見金屬的強化）。
分類
合金結(jié)構(gòu)鋼一般分為調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和表面硬化結(jié)構(gòu)鋼。①調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼的含碳量一般約為0.25％～0.55％，對于既定截面尺寸的結(jié)構(gòu)件，在調(diào)質(zhì)處理（淬火加回火）時，如果沿截面淬透，則力學性能良好，如果淬不透，顯微組織中出現(xiàn)有自由鐵素體，則韌性下降。對具有回火脆性傾向的鋼如錳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼等，回火后應快冷。這類鋼的淬火臨界直徑，隨晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn鋼約為30～40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV鋼則約為 60～100mm，常用于制造承受較大載荷的軸、連桿等結(jié)構(gòu)件。 ②表面硬化結(jié)構(gòu)鋼 用以制造表層堅硬耐磨而心部柔韌的零部件,如齒輪、軸等。為使零件心部韌性高,鋼中含碳量應低，一般在0.12～0.25％，同時還有適量的合金元素，以保證適宜的淬透性。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素（如Al、Cr、Mo等）。滲碳或碳氮共滲鋼，經(jīng)850～950℃滲碳或碳氮共滲后，淬火并在低溫回火(約200℃)狀態(tài)下使用。氮化鋼經(jīng)氮化處理(480～580℃)，直接使用，不再經(jīng)淬火與回火處理。
生產(chǎn)工藝
根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求，合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐；或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時，應力求溫度均勻并有足夠的保溫時間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻；鍛、軋后的鋼材，尺寸小的、特別是含碳0.2％左右的滲碳鋼,在600℃以上時應快速冷卻,以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應采取措施消除內(nèi)應力和白點。調(diào)質(zhì)鋼應盡可能淬火成馬氏體組織，然后回火成索氏體組織；滲碳鋼在滲碳過程中，滲層濃度梯度不宜過大,以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能，再經(jīng)最后精加工才能進行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外，不再加工。
可分為普通合金結(jié)構(gòu)鋼和特殊用途合金結(jié)構(gòu)鋼。前者包括低合金高強度鋼、低溫用鋼、超高強度鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼和非調(diào)質(zhì)鋼；后者包括彈簧鋼、滾珠軸承鋼、易切削鋼、冷沖壓鋼等。
要求具有較高的屈服強度、抗拉強度和疲勞強度，還有足夠的塑性和韌性。
一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。
這類鋼的合金元素含量都相當高，主要有耐蝕鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼以及具有其他特殊物理和化學性能的特殊鋼。
合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于船舶、車輛、飛機、導彈、兵器、鐵路、橋梁、壓力容器、機床等結(jié)構(gòu)上。
合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素鋼有更好的力學性能，特別是熱處理性能優(yōu)良。
其牌號通常是以“數(shù)字＋元素符號＋數(shù)字”的方法來表示。牌號中起首的兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分數(shù)，元素符號及其后的數(shù)字表示所含合金元素及其平均含量的百分數(shù)。
若合金元素含量小于1.5%，則不標其含量。
高級優(yōu)質(zhì)鋼在牌號尾部增加符號“A”例如，16Mn、20Cr、40Mn2、30CrMnSi、38CrMoAlA等。
