20CrMo是一种低碳合金结构钢，在机械制造领域凭借其良好的综合力学性能和工艺性能，被广泛应用于制造各类承受中等载荷、要求较高韧性和强度的零件。其性能的形成与独特的化学成分和合理的热处理工艺紧密相关。

从化学成分来看，20CrMo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，使其在锻造、轧制等热加工过程中易于成型，也便于进行切削加工等冷加工操作，能够满足复杂形状零件的加工需求 。铬（Cr）含量为 0.80% - 1.10%，铬是提高钢淬透性的关键元素之一，它能使钢材在淬火时，从表面到内部更均匀地发生组织转变，从而获得更理想的力学性能 。同时，铬还能增强钢的抗氧化性和耐腐蚀性，在一定程度上保护钢材，延长零件的使用寿命 。钼（Mo）含量为 0.15% - 0.25%，钼元素可以细化晶粒，提高钢的回火稳定性，抑制高温回火脆性，保证钢材在高温下仍能保持较好的力学性能 。此外，钢中还含有少量的硅（Si，0.17% - 0.37%）和锰（Mn，0.40% - 0.70%）等元素。硅能强化铁素体，提高钢的强度和弹性极限；锰则可与碳协同作用，进一步增强钢的强度，改善钢的热加工性能，降低钢的过热敏感性 。严格控制磷（P≤0.035%）和硫（S≤0.035%）等杂质元素的含量，以避免降低钢材的韧性和疲劳性能，保证钢材质量的稳定性。

20CrMo的性能特点显著。经过适当的热处理后，它具有良好的综合力学性能。调质处理后，抗拉强度可达 885MPa 以上，屈服强度约 785MPa，能够承受中等程度的应力和载荷 。其淬透性良好，在油中临界淬透直径可达 25 - 40mm，这使得它可以用于制造尺寸较大的零件，并保证零件在淬火后获得均匀的组织和性能 。该钢还具备较好的低温冲击韧性，在低温环境下仍能保持一定的韧性，不易发生脆性断裂 。同时，20CrMo具有良好的切削加工性能，在退火状态下，切削性能良好，便于加工成各种形状的机械零件；并且通过合适的焊接工艺和措施，它也具有一定的焊接性能，可满足零件的焊接装配需求 。此外，20CrMo还具有较好的抗疲劳性能，能够在长时间的交变载荷作用下，保持良好的工作状态。

20CrMo的热处理工艺主要包括淬火和回火。淬火是提高钢材强度和硬度的关键工序，淬火温度一般在 880℃左右，采用油冷方式，使钢中的奥氏体迅速转变为马氏体组织，从而大幅提高钢材的硬度和强度 。但淬火后钢内部存在较大的残余应力，且组织不稳定，需要通过回火处理来消除应力、调整组织和性能。回火温度根据所需性能而定，** 高温回火（500 - 650℃）** 是常用的工艺，经过高温回火后，钢材可获得良好的综合力学性能，在具备较高强度的同时，保持较好的韧性和塑性，满足不同工况对材料性能的要求 。若需要更高的硬度和耐磨性，可采用低温回火（150 - 250℃）；若要求更好的韧性，则可适当提高回火温度 。

在应用领域，20CrMo的应用十分广泛。在汽车工业中，常用于制造发动机的连杆、曲轴、齿轮等零件 。发动机连杆在工作时承受着交变的拉压应力，20CrMo的强度和韧性能够保证连杆在复杂工况下可靠工作，确保发动机的正常运转 。在机床制造行业，可用于制造机床的主轴、丝杠等关键部件 。机床主轴在加工过程中承受切削力和扭矩，需要具备较高的强度和精度，20CrMo的性能能够保证主轴的稳定运行，提高机床的加工精度和效率 。此外，在石油化工设备中，20CrMo可用于制造管道、阀门等零件，其良好的力学性能和一定的耐腐蚀性能够满足石油化工行业对设备零件的要求 。在农机制造领域，如拖拉机的传动部件等也常常采用20CrMo，以适应农业生产中复杂多变的工况 。