SNCM220
鎳鉻鉬滲碳用合金鋼
鋼種概述
SNCM220 是 JIS G 4053 規範下的鎳鉻鉬低碳合金鋼，碳含量僅 0.17–0.23%，搭配 Ni（0.40–0.70%）、Cr（0.40–0.60%）、Mo（0.15–0.25%）三種合金元素。JIS 規範明確將其歸類為滲碳用鋼，設計目的是「表面硬、心部韌」——低碳基材賦予心部良好的韌性與衝擊吸收能力，滲碳後的高碳表層則提供 58–62 HRC 的耐磨硬度。這種表裡雙重性質，使 SNCM220 成為重載傳動齒輪、銷軸與凸輪軸的標準選材之一。
SNCM220 為常備供應鋼種，每批附材質證明書，成分與爐號完整可追溯。
化學成分（JIS G 4053）
| 元素 | 規範範圍（%） |
|---|---|
| C（碳） | 0.17 – 0.23 |
| Si（矽） | 0.15 – 0.35 |
| Mn（錳） | 0.60 – 0.90 |
| P（磷） | ≤ 0.030 |
| S（硫） | ≤ 0.030 |
| Ni（鎳） | 0.40 – 0.70 |
| Cr（鉻） | 0.40 – 0.60 |
| Mo（鉬） | 0.15 – 0.25 |
熱處理後機械性質（參考值）
| 狀態 | 抗拉強度（MPa） | 降伏強度（MPa） | 伸長率（%） | 硬度 |
|---|---|---|---|---|
| 正火（Normalizing） | 約 700–800 | 約 500–600 | ≥ 18 | 約 180–220 HB |
| 滲碳淬火 + 低溫回火 | — | — | — | 表面 58–62 HRC |
| 調質（輔助用途） | 約 800–950 | 約 650–800 | ≥ 14 | 約 230–280 HB |
以上為熱處理後參考值，實際數值受滲碳深度、截面尺寸與熱處理條件影響。如需特定機械性質或滲碳層深度規格，双享可依需求協助安排。
熱處理特性
氣體滲碳淬火
通常在 900–930°C 的滲碳氣氛中處理，在 926°C 下約 4 小時可獲得 0.75–1.25 mm 左右的滲碳層深度（實際深度依零件規格設定）。滲碳後直接淬火或降溫後再加熱淬火，最終進行 150–180°C 低溫回火，表面硬度可達 58–62 HRC，心部維持 30–45 HRC。
Ni 的角色
Ni 不直接形成碳化物，而是固溶於鐵素體基地中，增加低溫韌性與衝擊強度，使心部在承受重載衝擊時不易斷裂。這正是純 SCM 系列滲碳鋼在某些衝擊應用中無法完全替代 SNCM 系列的原因。
Mo 的作用
Mo 抑制滲碳淬火後的回火脆性，確保低溫回火後韌性不下降，同時強化心部淬透性，使較大截面零件的心部硬化效果更為一致。
調質（輔助用途）
若零件僅需中等強度、不需要表面超高硬度，SNCM220 也可進行調質處理（淬火 + 550°C 以上高溫回火），作為一般合金結構鋼使用，但這並非其主要設計用途。
加工注意事項
滲碳前加工
SNCM220 的低碳含量使其在未滲碳狀態下切削性良好，退火或正火後硬度通常在 HB 180–220，適合車削、銑削、鑽孔等各類加工。建議在滲碳淬火前完成所有主要加工，僅保留滲碳後的磨削精修。
滲碳遮蔽
若零件部分表面（如螺紋孔、配合面）不需要滲碳硬化，通常採用鍍銅或塗佈防滲碳塗料遮蔽。設計時建議提前規劃防滲區域，避免後製程的硬化層去除造成額外成本。
熱處理變形
滲碳後的淬火不可避免會帶來少量尺寸變形，精度要求高的零件需預留磨削餘量（通常 0.1–0.3 mm 以上，依零件形狀與精度等級而定）。
焊接性
低碳含量使 SNCM220 的焊接性優於 SCM440 等中碳合金鋼，但 Ni、Cr、Mo 的存在仍需注意焊後處理，避免熱影響區硬化。實務上 SNCM220 的焊接應用有限，多為滲碳前的修補性質。
國際規範對照
| 規範體系 | 對應牌號 | 對應程度 |
|---|---|---|
| JIS（日本） | SNCM220（G 4053） | 基準規範 |
| AISI/SAE（美國） | 8620 | 完全對應 |
| DIN（德國） | 21NiCrMo2 | 完全對應 |
| EN（歐盟） | 20NiCrMo2-2（1.6523） | 完全對應 |
| ISO | 20NiCrMo2 | 完全對應 |
| GB（中國） | 20CrNiMo | 近似對應 |
| BS（英國） | 805M20 | 近似對應 |
SNCM220 與 SAE 8620 化學成分高度吻合，是台灣市場上最常見的滲碳用合金鋼對應組合。各規範在滲碳層深度與心部硬度的規格要求上，通常由採購方與製造方協議決定，JIS G 4053 本身不規定滲碳後的機械性質數值。若貴司出口件需依特定規範認證，請洽詢双享技術支援。
典型應用場景
汽機車傳動系統
變速箱齒輪、差速器行星齒輪、傳動軸萬向節等需要「表面耐磨 + 心部抗衝擊」的核心傳動件，滲碳後的 SNCM220 幾乎是全球汽車工業的標準材料之一。
工具機與機械傳動
凸輪軸、凸輪從動件、滾子鏈鏈板與銷軸、重型導軌滑塊等在高接觸應力下反覆運動的零件，需要高表面硬度抵抗疲勞剝落，SNCM220 滲碳材是主流選擇。
重型工程機械
挖掘機行走齒輪、推土機驅動鏈節、礦山設備傳動齒輪等承受重載與衝擊的零件，Ni 帶來的低溫韌性使 SNCM220 在惡劣環境下的表現優於純鉻鉬系列鋼種。
航太與國防
直升機傳動齒輪組、坦克車變速系統等對材料可靠性要求極高的場合，SNCM220（對應牌號 8620）是經過長期驗證的成熟材料。
手工具與五金
高強度扭力工具的棘輪機構、板手驅動部位、氣動工具主要傳動件，以 SNCM220 滲碳處理後達到耐磨兼耐衝擊的使用需求。
供貨規格
| 形式 | 規格範圍 | 來源 |
|---|---|---|
| 熱軋圓棒 | Ø 13 – 100 mm | 豐興 |
| 熱軋圓棒 | Ø 14 – 130 mm | 中鋼 |
| 熱軋圓棒 | Ø 25 – 250 mm | 進口 |
| 磨光圓棒 | Ø 6 – 100 mm | — |
長度 5–12 m，可依需求裁切供貨。每批出貨均附材質證明書，化學成分與爐號完整可查。
選材建議
SNCM220 的定位是需要滲碳硬化、同時要求心部具備衝擊韌性的傳動零件首選，尤其適合重載、高速、或低溫工作環境的齒輪與軸銷類件。
SCM415 / SCM420
負荷較輕、不需要特別高的心部韌性
成本更低且供應更廣泛；SCM 系列在一般滲碳齒輪場合的表現已足夠，SNCM220 的優勢主要體現在心部衝擊需求較高的場合。
SCM440 / SNCM439
零件需要調質使用而非滲碳
SNCM220 的低碳含量使調質後強度有限，應轉向 SCM440 或 SNCM439（調質後強度可達 1100 MPa 以上）。
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