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20CrMnTi材料性能和热处理工艺一、 20CrMnTi材料分析20CrMnTi 是低碳合金钢，该钢具有较高的机械性能，零件表面渗碳 0.7-1.1mm。
在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，心部硬度为 30-45HRC。
20CrMnTi 的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。
此外，20CrMnTi 还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。
且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。
适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选用20CrMnTi 钢是比较合适的。
经过910-940 ℃渗碳， 870℃淬火，180-200 ℃回火后机械性能的抗拉强度≥ 1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥ 10％、断面收缩率≥ 45％，冲击韧性≥ 680，硬度为 58-62HRC。
20CrMnTi 合金成分表如下：C Si Mn Cr S P Ni Cu Ti0.17 ～ 0.230.17 ～ 0.370.80 ～ 1.10 1.00 ～ 1.30≤ 0.035≤ 0.035≤ 0.030≤ 0.0300.04 ～ 0.10二、 20CrMnTi钢的特性⑴、20CrMnTi 钢中加入 Cr、Mn元素，主要是提高钢的淬透性。
⑵、 20CrMnTi 钢中加入 Ti 元素主要是为了细化晶粒。
⑶、 20CrMnTi 钢淬火加热时， Cr、Mn、Si 元素完全固溶于奥氏体中，提高钢的淬透性。
Ti 元素以碳化TiC 形式钉扎于奥氏体晶界，阻止奥氏体晶粒的长大。
⑷、20CrMnTi 钢淬火后，Cr、Mn、Si 元素固溶强化基体组织，并改善基体组织的回火稳定性。
⑸、 20CrMnTi 钢低温回火时，部分 Cr、Mn元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体 Fe3C中，形成合金渗碳体（ Cr、Mn、 Fe） 3C，改善其硬度。
合金渗碳体（ Cr、Mn、Fe）3C 与碳化物 TiC 同基体组织一起共同作用，使钢产生较高的强度、硬度与耐磨性，同时保持良好的韧性。
20CrMnTiH、20CrMoH等温正火工艺正火是汽车变速器齿轮、轴类零件锻坯预先热处理的常用工艺。
目的是为了获得均匀、接近理想平衡状态的组织（铁素体和珠光体）和合适的硬度范围（160-190HB），以提高切削加工性和控制最终热处理变形。
但常规正火由于受设备限制采用堆装、堆冷方式，会造成不同零件之间或同一零件不同部位的冷却速度及其组织、应力和硬度的较大差别，导致切削加工性能恶化和热处理变形加大，从而降低齿轮精度等级和影响齿轮的使用性能。
另外，随着汽车行业中齿轮、轴类零件精度等级的提高以及Ni-Cr钢的普及应用，采用常规正火工艺已经不能适应生产的要求，为此我们公司于2007年底进行技术改造，购进了一条等温正火线，并于2008年六月份调试完成。
在等温正火线的调试以及试生产过程中，我们对20CrMnTiH、20CrMoH、SAE8620 H等材料进行了等温正火试验，通过工艺试验得出以下结论：要获得均匀分布的组织、硬度以及良好的机械切削加工性能，主要取决于正火工艺过程中快冷、缓冷的设计和等温温度、时间的确定。
下面做一简单的总结回顾：一、等温正火及其关键工艺参数：根据常用低碳合金渗碳钢的奥氏体连续冷却转变曲线，其共同特点是：奥氏体均匀化后，在随后的冷却过程中，由于冷却速度的不同，正火后不同零件之间或同一零件的表面与心部组织也不相同（铁素体与珠光体的含量比例或含有贝氏体）。
要完全获得理想均匀的铁素体和珠光体，则对冷却速度的限制较为严格，这是常规正火很难实现的。
等温正火的原理是将工件加热到AC3或ACcm以上30～50℃，保温适当时间后，以合适的方式冷却到珠光体转变区域某一合适温度，并在此温度下保温，使不同零件和同一零件的不同部位温度均匀化，并在该温度下均匀地完成铁素体+珠光体转变，然后在空气中冷却的正火工艺。
由于不同零件和零件的不同部位基本上是在同一温度下完成组织转变的，所以转变产物及应力、硬度分布是均匀的，从而克服了常规正火过程中零件冷却速度难以控制、零件冷却不均匀的问题。
20crmnti的正火工艺
20CrMnTi是一种低合金齿轮钢，适用于制造高强度、高耐磨、高承载能力的齿轮和其他机械零件。
正火工艺是一种通过控制加热和冷却过程来改善钢材的性能的热处理方法。
20CrMnTi的正火工艺一般包括以下步骤：
1. 加热：将20CrMnTi钢材加热到适当的温度。
加热温度一般为840C-860C。
2. 保温：在加热温度下保持一段时间，通常为1小时/25mm材料厚度。
保温时间的长短会影响钢材的晶粒尺寸和组织，从而影响最终的性能。
3. 风冷：将加热保温后的钢材迅速放入冷却容器中进行快速冷却，以使钢材达到正火状态。
冷却速度的快慢会影响钢材的硬度和韧性。
4. 回火：对正火后的钢材进行回火处理，以消除内应力和提高韧性。
回火温度一般为150C-250C，回火时间通常为1小时。
回火温度的选择需要根据具体要求来确定。
经过正火工艺处理后的20CrMnTi钢材具有较好的硬度、强度和耐磨性。
然而，正火工艺的具体参数会因不同的产品要求和生产设备而有所差异，因此在实际应
用中需要进行具体的调整和优化。
用20crmnti钢制造汽车齿轮的工艺用20CrMnTi钢制造汽车齿轮的工艺引言：汽车齿轮是汽车传动系统中重要的零部件之一，它承受着巨大的转矩和载荷。
20CrMnTi钢作为一种常用的材料，具有高强度、高硬度和良好的耐磨性能，因此被广泛应用于汽车齿轮的制造中。
本文将详细介绍使用20CrMnTi钢制造汽车齿轮的工艺。
一、材料准备1. 材料选择：选择质量可靠、符合国家标准的20CrMnTi钢作为制造汽车齿轮的材料。
2. 材料检验：对选取的20CrMnTi钢进行化学成分分析、金相组织观察、硬度测试等检验，确保其满足设计要求。
二、预处理1. 材料切割：将选取的20CrMnTi钢按照设计要求切割成合适尺寸的坯料。
2. 坯料热处理：对切割好的坯料进行热处理，一般包括退火和正火两个工艺步骤。
退火过程中，将坯料加热至适当温度，保持一定时间后，缓慢冷却至室温，以消除内部应力和改善金相组织。
正火过程中，将坯料加热至正火温度，保温一定时间后，迅速冷却，以提高硬度和强度。
三、精密加工1. 齿轮车削：使用数控车床对热处理后的坯料进行车削加工，包括车外圆、车内孔和车齿等工序。
车削时应保证切削工具的质量和合理的切削参数，以保证齿轮的精度和表面质量。
2. 齿轮磨削：通过齿轮磨床对车削好的齿轮进行磨削加工，以提高齿轮的精度和齿面质量。
磨削过程中需要选择合适的磨削砂轮，并控制好磨削速度和进给量。
3. 齿轮淬火：对磨削好的齿轮进行淬火处理，以提高其硬度和耐磨性。
淬火过程中，将齿轮加热至淬火温度，保温一定时间后，迅速冷却至室温，使齿轮表面形成硬的马氏体组织。
4. 齿轮回火：对淬火后的齿轮进行回火处理，以降低其脆性，提高韧性。
回火过程中，将齿轮加热至回火温度，保温一定时间后，迅速冷却至室温。
四、表面处理1. 齿轮抛光：通过抛光工艺对齿轮进行表面处理，以提高其光洁度和表面质量。
抛光过程中，使用合适的研磨材料和抛光工具，控制好抛光时间和力度。
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料成型及控制工程班级：指导教师：职称：讲师2013年12月18日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。
主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。
通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。
20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。
用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。
汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。
其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。
其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。
关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。
目录摘要 (Ⅰ)1、设计任务 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计的技术要求 (1)2、热处理零件图 (2)3、设计方案 (2)3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2)3.1.1工作条件 (2)3.1.2失效形式 (2)3.1.3性能要求 (2)3.2钢种材料 (3)4、设计说明 (4)4.1加工工艺流程 (4)4.2具体热处理工艺 (4)4.2.1预备热处理工艺 (5)4.2.2渗碳工艺 (5)4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6)4.2.4渗氮工艺 (6)5、分析与讨论 (8)6、结束语 (9)7、热处理工艺卡片 (10)8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10)参考文献 (19)1 设计任务1.1设计任务20CrMnTi制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计1.2设计的技术要求20CrMnTi钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好的，由于它的含碳量低(在0.17-0.23%之间)所以，硬度比较低。
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺1. 前言1.1 20CrMnTi 钢概述20CrMnTi 是低碳合金钢，该钢具有较高的机械性能，零件表面渗碳 0.7-1.1mm 。
在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC ，心部硬度为30-45HRC 。
20CrMnTi 的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。
此外，20CrMnTi 还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直 接降温淬火。
且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。
适合于制造 承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选用20CrMnTi 钢是比较合适的。
经过910-940℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后机械性能 的抗拉强度³1100Mpa 、屈服强度³850Mpa 、延伸率³10％、断面收缩率³45％， 冲击韧性³680，硬度为58-62HRC 。
20CrMnTi 合金成分表1.1 C Si Mn Cr S P Ni Cu Ti0.17～0.230.17～0.370.80～1.101.00～1.30£0.035£0.035£0.030£0.0300.04～0.101.2 20CrMnTi 泵体齿轮的的工艺流程：1.3 20CrMnTi 钢常见的热处理工艺表1.2 20CrMnTi 钢常见的热处理工艺表热处理工艺 工艺参数硬度要求工艺特点完全退火加热860~880℃，保温，炉 冷£217HB S消除残余应力，降低硬度正火加热920~950℃，保温，空 冷156~2 07HBS 加热温度在Ac3825℃线之上，细化晶 粒，消除组织缺陷，以获得珠光体+少 量铁素体组织淬火 加热860~900℃，保温，油 冷 48~54 HRC 淬火温度高，淬透性中等，变形较大， 硬度不高，耐磨性差回火加热500~650℃，保温2h ， 油冷30~36HRC 回火索氏体组织下料 锻造 正火清洗淬火回火加工渗碳包装清洗检验气体渗碳加热900~920℃，以0.15~0.2mm/h计保温时间加热温度不超过920℃，以避免晶粒长大渗碳后淬火与回火淬火：加热820~850℃，保温后油冷60~63HRC心部保持良好韧性的同时，表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性回火：加热180~200℃，保温2h，空冷表：56~62HRC心：35~40HRC气体碳氮共渗共渗温度840~860℃，出炉油冷60~65HRC心部保持良好韧性的同时，表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性回火温度160~180℃，出炉空冷表：58~62HRC心：35~40HRC固体渗硼渗硼温度900℃，保温4h，油冷(渗硼剂：85%SiC+10%B4C+5%KBF4) 。
20CrMnTi钢齿轮热处理工艺佳木斯大学热处理工艺设计说明书热处理工艺设计说明书20CrMnTi钢变速箱齿轮热处理工设计题目艺材料科学与工程学院年级金属材料工程专业学生姓名学号指导教师佳木斯大学热处理工艺设计说明书目录1. 变速箱齿轮的热处理工艺设计……………………………1 1.1 变速齿轮的服役条件………………………………………1 1.2 变速齿轮常见的失效形式…………………………………1 1.3 变速齿轮的性能要求………………………………………1 1.4 变速齿轮备选材料分析…………………………………‥1 1.5 变速齿轮的加工工艺路线…………………………………2 1.6 热加工及热处理工艺规程…………………………………2 1.7 各热处理工艺后的金相组织分析…………………………4 1.8 热处理工艺过程中的质量检验项目...........................6 1.8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求..................6 1.8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (6)2. 心得..................................................................8 3. 参考文献 (8)佳木斯大学热处理工艺设计说明书 1.变速箱齿轮的热处理工艺设计1.1变速齿轮的服役条件齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。
其主要作用是传递动力，改变运动速度和方向。
是主要零件。
其服役条件如下:齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。
两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。
因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。
在齿根部位受到很大的弯曲应力作用;在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载;变速齿轮在换档时，端部受冲击，承受一定冲击力;在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。
专利名称：一种20CrMnTi齿轮热处理工艺专利类型：发明专利
发明人：霍博
申请号：CN201410760473.1
申请日：20141212
公开号：CN105734258A
公开日：
20160706
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种20CrMnTi齿轮热处理工艺，包括如下工序：1）、锻件货到，清点、签收（质保书）；2）、正火前100%目测外表质量；3）、正火/4～5h（附留记录纸）；4）、送金加工；5）、取回外表目测质量（100%）；6）、去抗力620±10℃/4h空冷；7）、送金加工；8）、取回100%目测表面质量（清洗）、塞孔）防渗合理装爽，试块1件；9）、渗碳—空冷—高温回火620±10℃/4-5h；9.1）或者采用渗碳—直接淬火，回火280±10℃/3-4h；10）、送金工切碳；11）、去抗力450±10℃/4h空冷；12）、预热500-550℃/45min；13）、淬火820-840℃/90-120min油；14）、检测硬度；15）、冷处理-70℃/2h水冷；16）、回火180±10℃/5-6h。
本发明操作简单，对操作者经验要求低，而且产品质量高。
申请人：重庆晨宇机床制造有限公司
地址：401322 重庆市巴南区龙州湾街道沿河村一社金鱼池
国籍：CN
代理机构：重庆创新专利商标代理有限公司
代理人：付继德
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的工业齿轮通常采用调质作为预备热处理[5]。
图1（奥氏体晶粒）三、调质对于重要的齿轮用调质来改善钢的性能。
在切削加工时,为了不致发生“粘刀”现象和使刀具严重磨损,通过改善金相织控制钢的硬度。
实践证明,为了防止锻造毛坯在预备热处理中产生粒状贝氏体影响钢的力学性能,工艺可采用淬火后680℃～700℃高温回火(即调质)来替代原来的正火。
高温回火后得到回火索氏体组织, 即粒状渗碳体均匀的分布在铁素体基体上, 应力集中倾向小,硬度降低至200HB～330HB,切削性能较好。
调质钢与正火钢相比不仅强度较高, 而且塑性、韧性远高于后者, 同时锻造应力得到充分的消除, 满足了机械加工要求, 在生产中已取得了良好的经济效益。
图2图3（20CrMnTi渗碳后淬火）五、淬火低温回火（一）、淬火钢的加热温度一般可根据Fe-Fe3C相图选择,亚共析钢淬火加热温度选择Ac3以上30℃～50℃,过共析钢淬火加热温度选择Ac1以上30℃～50℃。
根据渗碳后齿轮的表层含碳量的分布状况及实践经验从900℃预冷到820℃左右进行油冷[3]可以得到好的效果。
加热温度过高或保温时间过长,会引起奥氏体的晶粒粗大引起过热或晶界氧化并部分熔化的过烧现象。
过热时奥氏体的晶粒粗大不仅降低齿轮力学性能, 也容易引起齿轮的变形和开裂。
过烧后的工件只能报废。
加热温度过低、保温时间不足会引起硬度不足。
故可选择900℃温度渗碳,预冷8 2 0℃左右油冷淬火。
淬火冷却速度太快,奥氏体向马氏体组织转变剧烈、体积收缩,引起很大的内应力,容易造成齿轮的变形和开裂,由于20CrMnTi是合金钢,淬透性较好,故选择油冷减小冷却速度,防止淬火造成齿轮变形或开裂。
同时也能获得马氏体组织,达到较高的硬度。
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料成型及控制工程班级：指导教师：职称：讲师2013年12月18日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。
主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。
通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。
20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。
用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。
汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。
其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。
其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。
关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。
目录摘要 (Ⅰ)1、设计任务 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计的技术要求 (1)2、热处理零件图 (2)3、设计方案 (2)3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2)3.1.1工作条件 (2)3.1.2失效形式 (2)3.1.3性能要求 (2)3.2钢种材料 (3)4、设计说明 (4)4.1加工工艺流程 (4)4.2具体热处理工艺 (4)4.2.1预备热处理工艺 (5)4.2.2渗碳工艺 (5)4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6)4.2.4渗氮工艺 (6)5、分析与讨论 (8)6、结束语 (9)7、热处理工艺卡片 (10)8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10)参考文献 (19)1 设计任务1.1设计任务20CrMnTi制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计1.2设计的技术要求20CrMnTi钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好的，由于它的含碳量低(在0.17-0.23%之间)所以，硬度比较低。
因此，为满足其在制造汽车曲轴正时齿轮上的寿命要求，应提高其硬度。
由于汽车曲轴齿轮是属于闭式齿轮，那么它的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。
当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。
因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。
当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度[2]。
在对20CrMnTi钢进行热处理时，即去应力退火，淬火和高温回火时应严格按照卡片所列出的时间进行保温以及其它操作的要求。
2 热处理零件图汽车曲轴正时齿轮零件图：3 设计方案3.1汽车曲轴正时齿轮设计的分析3.1.1工作条件由于是汽车曲轴正时齿轮，因此其工作强度很高并且环境恶劣，首先为密闭状态；其次为齿轮啮合，并且周围环境中充满这润滑液体。
而且20CrMnTi钢的硬度不怎么高，虽然通过热处理改善其性能，但终究是有限的，因此在使用中需注意不要超过最大荷载，以免损伤齿轮。
3.1.2失效形式主要失效形式为齿面点蚀和轮齿折断。
齿面点蚀。
齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀。
轮齿折断。
最常见的是弯曲疲劳折断、过载折断。
轮齿受力后,在齿根部产生的弯曲应力最大,且在齿根过渡圆角处有应力集中。
如果轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限,在齿根圆角处将产生疲劳裂纹,随着裂纹不断扩展。
3.1.3性能要求○1汽车曲轴正时齿轮疲劳耐久性试验。
此项目考核齿轮的疲劳耐久性, 是曲轴齿轮试验的必做项目。
试验时间长、试验效果明显是其主要特点。
疲劳耐久性试验的加载方式是试验的关键, 一般采用机械封闭式齿轮加载试验台或电封闭式齿轮加载试验台。
○2汽车曲轴正时齿轮同步器性能试验。
该项目适用于通过在一定油温、一定输出转速下测量齿轮转速、输出扭矩, 分析整理得到汽车曲轴齿轮的各个力学性能，试验后汽车曲轴正时齿轮无损伤。
○3汽车曲轴正时齿轮静扭强度试验。
将曲轴齿轮安装在试验台上, 固定其输出端, 利用减速机带动输入端慢慢运转, 同时记录曲轴齿轮输入端扭矩、输出端扭矩、输入轴扭转角度, 直到达到某设定扭矩或直到齿轮损坏而停止加载。
分析记录数据的变化规律, 判断曲轴齿轮的静态扭转强度性能。
此项目试验时间短, 直接反映曲轴齿轮的静态强度性能。
汽车曲轴正时齿轮润滑性能和温升试验。
测量汽车曲轴正时齿轮在不同的爬坡角度、不同的转速下空载温度升高规律。
由于是空载下运行, 汽车发动机输入功率小、消耗功率少, 运转时间不长, 故不损坏曲轴齿轮。
虽然试验成本低, 但汽车曲轴正时齿轮设计上的缺陷、制造过程中的多种故障都能从温升中反映出来, 故在试验及日常质量评价试验中得到普遍应用。
20CrMnTi钢其塑性、韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加变形小。
用于制造受力大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。
20CrMnTi钢力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥1085，屈服强度σs (MPa)：≥850，伸长率δ5/（%）：≥10，断面收缩率ψ/（%）：≥45。
3.2钢种材料20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。
汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢，其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。
20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢。
良好的加工性，加工变微小，抗疲劳性能相当好。
是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。
用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。
是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件。
4 设计说明4.1加工工艺流程20CrMnTi钢制造汽车曲轴齿轮热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程: 下料→锻造→预备热处理(完全退火)→机械加工→渗碳→淬火+低温回火→平磨→组装。
20CrMnTi钢属于低碳钢，其成分[1]如下表3.1.表3.120CrMnTi钢的化学成分（质量分数，%）C Mn P S Cr Ni Cu Si0.17～0.23 0.80～1.10≤0.035≤0.035≤1.3≤0.030≤0.250.17～0.37成分分析：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。
它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。
Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。
Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。
硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。
硅能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。
4.2具体热处理20CrMnTi钢的热处理包括初期的锻造和预先热处理，以减少坯料的硬度为方便后面的机加工，也为后续渗碳、淬火、回火提供优良的原始组织。
20CrMnTi钢的热处理工艺分析：①由于20CrMnTi钢的含碳量较低，对于齿轮这种要求刚强度和高耐磨的特性，那么20CrMnTi钢的最重要的就是提高其硬度和耐磨性。
②通过锻造和随后的退火，形成硬度较低的原始坯料，为后续的切削加工提供有利的方便和减少对于车床的磨损。
③渗碳是通过对其表面更加的硬度能够更大程度的提升，保证质量。
④为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度，一般20CrMnTi钢使用时都需要进行锻造和预先热处理, 以减少碳化物的不均匀分布, 为后续淬火、回火提供优良的原始组织[4]。
4.2.1预备热处理工艺退火是将偏离平衡状态的金属坯料或零件加热至较高温度，保持一定的时间后通常以相当缓慢的速度冷却，以得到接近于平衡状态组织的各种工艺方法。
退火的目的是：a消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。
b消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷。
c降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
d细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做组织准备。
e消除钢中的内应力，以防止变形与开裂[5]。
Ac3Ac1图3.2 A钢完全退火工艺曲线加热温度：Ac3843℃；加热速度：小于200℃/h；保温时间：2min/mm[8]上进行加工。
4.2.2渗碳工艺渗碳是将工件放入渗碳气氛中，并在900~950℃的温度下加热、保温，使其表面层增碳的一种工艺操作。
渗碳的目的在于使工件在继续经过相应热处理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部任保持一定的强度和较高的任性。
固体渗碳工艺如图3.3[6]所示。
4.2.3淬火+低温回火热处理工艺①淬火淬火是将钢加热至临界温度点Ac3或Ac1以上一定的度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。
其目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要的性能。
钢的理想淬火冷却曲线如图3.4[7]所示图3.4②低温回火回火是将淬火钢加热到A1以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷至室温的热处理操作。
其目的在于：a.降低脆性，消除内应力。
工件淬火后存在着很大的内应力和脆性，若不及时回火，零件会产生变形或开裂。
b.得到对工件所要求的力学性能。
工件淬火后，硬度高，脆性大，为了了获得对工件要求的性能，可以用回火温度调整硬度，减小脆性，得到所需要的塑性、强度和硬度。
c.稳定工件尺寸。
淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，这两种组织都是不稳定的，会自发地逐渐地发生组织转变，因而引起工件尺寸和形状的改变。
通过回火，可以促使这些组织转变。
达到较稳定状态，以便在以后的使用过程中不发生变形[8]。
4.2.4渗氮工艺渗氮工艺可以提高齿轮的表面强度，提高齿轮表面的耐腐蚀及耐磨，是齿轮的力学性能达到最好，下面是20CrMnTi齿轮的渗氮工艺图：回火规范如表3.2 [9]。
