针对20CrNi2Mo钢的性能及应用特点,分析论证了20CrNi2Mo钢渗碳表面强化代替20Cr2Ni4钢用作重载齿轮材料的可行性,研究了20CrNi2Mo钢整体强化的热处理工艺、组织与性能。利用单因素方差分析方法对重载齿轮的热处理变形规律进行了统计分析,结果表明,20Cr2Ni4钢的热处理变形倾向大。通过实验对比20CrNi2Mo钢和20Cr2Ni4钢渗碳表面强化的工艺性能与金相组织、力学性能和磨损性能,发现20CrNi2Mo钢的工艺性能优于20Cr2Ni4钢,表层与心部性能配合良好,可达到好的使用效果。实验研究了20CrNi2Mo钢淬火整体强化的热处理工艺对金相组织、硬度、塑性、韧性和耐磨性的影响,结果显示,20CrNi2Mo钢经不同的强韧化工艺整体强化后,性能有所差别。通过上述研究,分析认为,20CrNi2Mo钢作为渗碳钢在重载齿轮等工件上使用,能达到简化热处理工艺、减少热处理变形、改善工件使用状况的目的; 作为低碳马氏体钢,可以应用于斗齿等要求耐磨、耐冲击的零件上,通过改善其热处理工艺,可以使其耐磨损、耐冲击等性能提高。