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20Cr渗碳钢应用指南

20Cr钢渗碳钢，该钢是我国目前产量大的几个合金结构钢之一，用途广泛。硬度较高，韧性比15CrA差。我国GB标准钢号20Cr、日本JIS标准钢号SCr22、美国AISI/ASTM标准钢号5120、德国DIN标准钢号20Cr4、英国BS标准钢号590M17、法国NF标准钢号18C3、国际标准化组织ISO标准钢

(1)20Cr模具钢的特性

渗碳钢，该钢是我国目前产量大的几个合金结构钢之一，用途广泛。硬度较高，韧性比15CrA差。该钢具有比较好的淬透性、中等的强度和韧性。油淬到半马氏体硬度的淬透性为f20~f23mm。该钢经渗碳淬火表面强化处理后，在模具表面会获得细针状回火及马氏体，硬度为58~62HRC；心部获得低碳马氏体组织，硬度35~40HRC，基体强韧性同，可满足冷作模具高硬度、高强度、高韧性和适当的耐腐蚀性的使用性能要求。正火可促进组织球化，细化大块状先共析铁素体，改进毛坯的切削性能。

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倾向，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，相对切削加工性约为65%，焊接性中等，焊接前应预热到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湿回火，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钢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→ 锻造模坯→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。

(2)供货状态及硬度退火态，硬度≤179HBS。

(3)标准GB/T 3077-1990 钢的化学成分（质量分数，%） C0.18~0.24、

Si0.17~0.37、Mn0.50~0.80、Cr0.70~1.00、P≤0.030、S≤0.030。

(4)参考对应钢号

我国GB标准钢号20Cr、日本JIS标准钢号SCr22、美国AISI/ASTM标准钢号5120、德国DIN标准钢号20Cr4、英国BS标准钢号590M17、法国NF标准钢号18C3、国际标准化组织ISO标准钢号20Cr4。

(5)相变点温度（近似值）AC1=765℃，AC3=863℃，Ar3=799℃，Ar1=702℃ 。

(6)正火规范温度920~950℃，硬度156~179HBS。

(7)冷压毛坯软化处理规范（700~720）X（8~15）h，再以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。

(8)典型应用举例

1.冷挤压冲头，重载冷镦冲头，厚度为10~25mm的中厚钢板冲孔冲头，直径小于f5~f6mm的小冲头。

2.该钢用于制造汽车软管锌合金接头八角模冲头,硬度要求58~62HRC。原采用Cr12MoV 钢制造的模具寿命很短，往往不到0.2万件就断裂；把冲头材料换成20Cr钢并经渗碳淬火处理后，渗层深1.0~1.2mm，硬度为60~62HRC，使用寿命提高到3万件。

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