20CrNiMo是一种合金渗碳钢，以其良好的综合力学性能和工艺性能，在机械制造、汽车、航空航天等领域的零件制造中发挥着重要作用，尤其适用于制造承受冲击、振动和循环载荷的零件。

从化学成分分析，20CrNiMo中碳（C）含量约为 0.17% - 0.23%，属于低碳钢，低碳特性赋予钢材良好的塑性和韧性，有利于进行锻造、轧制等热加工和切削加工等冷加工 。镍（Ni）含量为 0.40% - 0.70%，镍能显著提高钢的淬透性，极大地改善钢的韧性，特别是在低温环境下，降低钢的冷脆转变温度，使钢材在低温下仍保持良好的韧性，具备优异的低温冲击性能 。铬（Cr）含量为 0.35% - 0.65%，铬能提高钢的淬透性，增加钢的抗氧化和耐腐蚀能力；同时，铬在钢中形成碳化物，有助于提升钢的硬度和耐磨性 。钼（Mo）含量为 0.20% - 0.30%，钼可细化晶粒，提高钢的回火稳定性，抑制回火脆性，进一步优化钢的综合力学性能 。此外，钢中还含有少量的硅（Si，0.15% - 0.35%）、锰（Mn，0.60% - 0.95%）等元素辅助强化性能，严格控制磷（P≤0.030%）、硫（S≤0.030%） 等杂质元素含量，以保证钢材质量 。

20CrNiMo的性能特点显著。经过适当的热处理后，它可实现表面高硬度、高耐磨性，而心部保持良好韧性和强度的理想状态。表面硬度可达58 - 62HRC，能够承受强烈的摩擦和磨损；心部由于低碳特性，在保证一定强度的同时，具备良好的韧性，可承受冲击载荷 。该钢的淬透性较高，在油中临界淬透直径可达 40 - 60mm，即使是较大尺寸的零件也能在淬火后获得均匀的组织和性能 。同时，20CrNiMo具有优异的低温冲击韧性，在 - 40℃甚至更低温度下，仍能保持较高的冲击吸收功，这使其在寒冷地区或低温工况下表现出色 。此外，该钢还具有较好的切削加工性能和焊接性能，便于制造和装配 。

20CrNiMo的热处理工艺主要包括渗碳、淬火、回火。渗碳温度一般在 900 - 930℃，通过渗碳处理，碳原子渗入钢材表面，形成厚度约 0.8 - 1.2mm 的渗碳层 。渗碳后进行淬火处理，淬火温度通常在 800 - 850℃，采用油冷方式，使渗碳层中的奥氏体转变为高碳马氏体，提高表面硬度和耐磨性。淬火后进行回火处理，回火温度一般在 150 - 200℃，低温回火可消除残余应力，提高韧性，使零件达到表面与心部性能的良好匹配 。