宝钢SNCM220合金钢，高强度+高韧性，让机械部件“刚柔并济”

SNCM220详细介绍

SNCM220 是一种中碳合金渗碳钢，符合日本 JIS G4053 标准，属于高强度、高韧性的结构钢类别。其核心设计理念是通过渗碳热处理实现“表硬内韧”的性能组合，表面形成高硬度耐磨层，心部保留良好韧性，以承受高接触疲劳和冲击负荷。

化学成分

SNCM220 的化学成分经过jingque控制，主要元素及含量范围如下（单位：wt%）：

• 碳（C）：0.17–0.23%（优化渗碳层硬度的核心元素）

• 硅（Si）：0.15–0.35%（脱氧和强化基体）

• 锰（Mn）：0.60–0.90%（提高淬透性）

• 铬（Cr）：0.35–0.65%（增强淬透性和耐磨性）

• 镍（Ni）：0.40–0.70%（提升心部韧性和抗冲击性）

• 钼（Mo）：0.15–0.30%（细化晶粒，抑制回火脆性）

• 杂质控制：

• 硫（S）≤0.030%

• 磷（P）≤0.030%

核心性能

1. 力学性能：

• 表面硬度：HRC 58–62（渗碳后）

• 心部硬度：HB 248–341（实现耐磨与抗冲击的平衡）

• 抗拉强度：≥1176 MPa（高载荷部件的强度保障）

• 屈服强度：≥835 MPa（优于普通中碳钢）

• 延伸率：≥9%（兼顾塑性变形能力）

• 冲击韧性：≥78 J/cm²（心部韧性的量化体现）

• 硬度梯度：

2. 热处理性能：

• 淬透性：优于 SCM420 钢，淬透深度比普通铬钢提升 40%。

• 回火稳定性：钼元素抑制回火脆性，确保在高温回火后仍保持高强度。

• 低温韧性：在 -40℃ 环境下仍保持 ≥47 J 的冲击功。

3. 耐腐蚀性：

• 铬、镍元素协同作用，在含硫油气环境中年腐蚀速率 ≤0.03 mm，优于传统碳钢。

热处理工艺

1. 渗碳处理：

• 温度：920–950℃

• 碳势控制：0.8–1.2%

• 渗层深度：0.8–1.5 mm（根据需求调整）

• 结果：表面碳浓度达 0.7–1.0%，形成马氏体组织。

2. 淬火：

• 次淬火：880±20℃，油冷

• 第二次淬火：790±20℃，油冷（细化晶粒，减少变形）

3. 回火：

• 温度：150–200℃

• 时间：1–2 小时

• 冷却方式：空冷

• 结果：获得回火马氏体组织，消除淬火应力，稳定尺寸。

典型应用领域

1. 汽车工业：

• 变速箱齿轮：渗碳后齿面硬度 ≥60 HRC，疲劳寿命提升至 10⁷ 次循环以上。

• 传动轴：高屈服强度（≥720 MPa）支撑发动机高转速工况。

• 凸轮轴：替代铸钢件，减重 15%。

• 轴承：表面接触疲劳强度 ≥3000 MPa，用于机床主轴轴承、轧机辊颈轴承。

2. 石油及化工设备：

• 高负荷螺栓：耐受含 H₂S 介质应力腐蚀，替代 Inconel 718 降低成本 30%。

• 钻头、阀杆：耐高温高压，适用于恶劣工况。

3. 航空航天：

• 紧固件：抗辐照脆化能力优异，符合 ASME B16.34 标准，用于反应堆压力容器螺栓。

4. 工程机械：

• 铰接件：等离子渗氮处理（表面硬度 ≥1200 HV）后耐磨寿命提升 5 倍，适用于挖掘机销轴。

5. 模具制造：

• 高精度模具：对表面质量和加工性能有较高要求，酸洗板优势明显。

加工与制造工艺

1. 锻造：

• 始锻温度：1100–1150℃

• 终锻温度：≥850℃

• 冷却方式：坑冷或炉冷（避免开裂和组织应力）

2. 轧制：

• 轧制温度：1150–1200℃

• 终轧温度：≥850℃

• 板材厚度：可达 200 mm

3. 焊接：

• 工艺：采用低氢焊条（如 E7018），预热温度 200–250℃

• 后处理：焊后需局部退火消除残余应力

4. 表面处理：

• 渗碳：提升表面硬度和耐磨性

• 氮化：表面硬度 ≥1200 HV，摩擦系数降低 40%

• 酸洗：去除氧化皮，提高后续加工及涂装的附着力

国际牌号对照

• 美国：AISI 8620

• 法国：AFNOR 20NCD2

• 德国：DIN 20NiCrMo2-2

• 中国：20CrNiMo（性能相近，但 SNCM220 的淬透性更优）

市场供应与价格

• 供应商：上海宝钢、日本新日铁、韩国浦项等。

• 价格参考：价格可能因市场波动调整。

• 供应优势：现货配送，减少停工风险，优化库存成本。