20CrMnTi 钢是性能良好的渗碳钢，其具有淬透性高、耐磨性好、晶粒尺寸小、渗碳淬火性能好、低温冲击韧性高、正火后切削性能强、价格低廉等优点，被广泛应用于制造抗压耐磨的齿轮轴、齿圈、齿轮等重载或中载的机械零件。

20CrMnTi钢主要应用在齿轮制造上，在生产过程中着重考虑其柔韧性、耐磨性以及抗冲击、抗弯曲等力学性能。在使用过程中，起到传递动力作用的齿轮会因冲击和应变等多种外力作用而出现齿面接触疲劳和齿根断裂等多种失效形式。化学热处理能有效地提高试件表面的耐磨性、耐热疲劳、耐疲劳强度、耐腐蚀性、抗氧化性等性能。所以在生产过程中需要对20CrMnTi钢进行必要的化学热处理。20CrMnTi钢的热处理工艺中最为常用的是渗碳工艺。渗碳是应用最早也最广的一种化学热处理方法，其具有适用性强、经济效益高、便于在现有生产条件下结合实际需要推广应用等优点。渗碳工艺可以大幅度提高20CrMnTi钢的工件使用性能，延长其使用寿命。

1.气体渗碳

气体渗碳具有碳势可控、生产效率高、劳动条件好和可以直接淬火等优点，其应用最为广泛。

对20CrMnTi钢进行弥散碳化物高碳含量渗碳实验，在井式气体渗碳炉中进行，炉压为147~196 Pa，气氛CO2控制在0.15%~0.25%之间，强渗期碳势为1.20%C，扩散期碳势为0.80%~0.90%C，渗碳温度为930 ℃，强渗5 h，扩散时间为40 h。实验发现，20CrMnTi钢在进行高碳含量渗碳时可以得到含碳量1.25 %以上的弥散碳化物表面层，渗层组织接触疲劳强度高，耐磨性能好，而且该工艺具有操作简单，渗碳速度较快的优点。

2气体碳氮共渗

单一气体渗碳有时会出现表面硬度不够、耐磨性较低等问题，研究者们研究出了气体碳氮共渗工艺来弥补这些不足。在20CrMnTi齿轮渗碳和碳氨共渗对比试验中发现，在甲醇气体渗碳过程中，通入适量的煤油和氨气，可以有效提高炉内碳势，缩短炉气的回复时间，同时缩短随后的共渗时间。这种方法可以使齿轮变形有效减小，提高力学性能，而其表面具有更高的硬度和耐磨性。齿轮传动时会产生振动发声，进而产生较大噪音，所以减小噪声也是20CrMnTi钢生产时需要考虑的问题。井式渗碳炉中，对20CrMnTi用稀土碳氮共渗4 h后，平均渗层深度为0.8~0.9 mm，齿尖碳化物下降2级，表层出现细小弥散颗粒状碳化物，表层硬度为62~64 HRC。采用860℃x 7 h稀土渗碳，达到规定渗层中限的前提下，节电30%，齿轮传动噪声下降。