（1）20CR材料的特性

　　20Cr渗碳钢是我国目前产量最大的几种合金结构钢之一，用途非常广泛。

　　硬度较高，韧性比15CrA差。

　　该钢具有较好的淬透性、中等的强度和韧性。油淬到半马氏体硬度的淬透性为φ20～φ23mm。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，基体强韧性高，可满足冷作模具高硬度、高强度、高韧性和适当耐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，改进毛坯的可加工性。

　　该钢淬火并低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧度良好，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，以提高心总韧性，不宜降温淬火。当正炎后硬度为170～217HBW时，相对可加工性约为65%，焊接性中等，焊前应热到100～150℃，冷变形时塑性中等。

　　为了提高模具型腔的耐磨性，模具成形后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度、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。国内也有不少应低碳马氏体钢强烈淬火制造冷作模具的实例。该模具钢零件的工艺路线：下料

　　--锻造模坯--退火--机械粗加工--冷挤压成形--再结晶退火--机械精加工--渗碳--淬火、回火--研磨抛光--装配。

　　（2）20CR供货状态

　　退火态，硬度≤179HBW。

　　（3）20CR化学成分

　　根据标准GB/T3077-1999该钢的化学成分（质量分数）（%）：C0.18%～0.24%、

　　Si0.17%～0.37%、Mn0.50%～0.80%、Cr0.70%～1.00%、P≤0.0035%、S≤0.035%。

　　（4）20CR参考对应牌号

　　中国GB标准牌号20Cr、日本JIS标准牌号SCr22、美国AISI/ASTM标准牌

　　号5120、德国DIN标准牌号20Cr4、英国BS标准牌号590M17、法国NF标准牌号18C3、国际标准化组织（ISO）标准牌号20Cr4。

　　（5）20CR临界点温度（近似值）

　　Ac1=765℃、Ac3=836℃、Ar1=702℃、Ar3=799℃。

　　（6）20CR加热工规范

　　加热温度1220℃，开始温度1200℃，终止温度≥800℃，堆冷。

　　（7）20CR冷压毛坯软化处理规范

　　700～720℃×8～15h保温，再以50～100℃/h的冷速，降温到≤550～600℃，出炉空冷。

　　（8）20CR退火规范

　　退火温度860～890℃，保温一定时间，炉冷，硬度≤179HBW。

　　（9）20CR正火规范

　　正火温度870-900℃，空冷，硬度≤217HBW。

　　（10）20CR高温回火规范

　　回火温度700～720℃，保温一定时间，炉冷，硬度≤179HBW。

　　（11）20CR冷压毛坯软化处理规范

　　700～720℃×8～15h保温，再以50～100℃/h的冷速，随炉降至≤550～600℃，出炉空冷。处理前硬度≤179HBW，处理后硬度≤140HBW。

　　（12）20CR球化退火规范

　　1）Ac1稍上温度的奥氏体化等温球退火工艺。790℃×8h，随炉降至690℃×3h，再随炉降至620℃，出炉入缓冷筒。

　　2）Ac1以下温度的球化退化工艺。退火温度740℃，保温13h。

　　3）Ac1以上温度的奥氏体化缓冷球化退火工艺。790℃×40min，以10℃/h的冷速炉冷至550℃，出炉后缓冷。硬度125～128HBW。在球化效果相同的情况下，以等温退火时间最短，在Ac1以下温度退火次之，缓冷球化退火时间较长。球化退火可满足冷拔、冷镦和冷挤压等冷变形的需要。

　　（13）20CR一次淬火，回火规范

　　淬火温度860～880℃，油或水冷，回火温度240～330℃，油或水冷，硬度≤250HBW。

　　（14）20CR二次淬火规范

　　淬火温度780～830℃，油或水冷。

　　（15）20CR渗碳、淬火、回火规范

　　900～920℃×4h（罐冷），一次淬火温度860～890℃，油冷或水冷；二次淬火温度780～820℃，油冷或水冷，170～190℃×1.5h回火，表面硬度58～62HRC。

　　（16）20CR伪渗碳、淬火、回火规范

　　伪渗碳温度925℃，渗碳6h，降温至淬火温度875℃，油冷，回火温度200℃。

　　（17）20CR渗碳及感应淬火

　　渗碳温度900～920℃（罐冷），根据需要进行感应加热，回火温度150～170℃，表面硬度58～65HRC。

　　（18）20CR碳氮共渗及淬火

　　碳氮共渗温度840～860℃，共渗后直接淬火，淬火温度840～860℃，水冷或油冷，硬度≥60HRC，回火温度160～180℃，空冷，表面硬度58～62HRC。

　　（19）20Cr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以及直径＜5～6mm的不冲头。

　　2）汽车软管锌合金接头八角模冲头，要求硬度为58～62HRC。原采用Cr12MoV钢制作的模具使用寿命  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，渗层深度达1.0～1.2mm，硬度为60～62HRC，使用寿命提高到3万件。

　　3）经渗碳+淬火+回火处理的方接头打方模，使用寿命可达8万件，解决了原来使用Cr12MoV钢使用寿命较低的问题。

　　4）经低碳马氏体淬火处理后，得到强韧性较高的低碳马氏体组织，可代替中碳钢调质处理或低碳钢渗碳、渗氮处理，适于制作各种塑料模具，可显著缩短模具制作周期，降低制作成本，提高使用寿命。

　　5）该钢也是典型的渗碳钢，可用于制作塑料模具。

　　6）用于中、小模具精度要求不高，受力不大，生产批量小的模具。

　　7）用于受磨损较大、受载荷较大、生产批量较大的塑料模具。