本文通过金相组织的观察、X射线衍射等分析方法研究了渗碳后不同温度淬火、回火次数和不同磨削进给量对20CrMnTi钢表面和心部金相组织、硬度以及表面残余奥氏体量、残余应力和磨削后表面形貌与表面不平整度的影响规律。结果表明：20CrMnTi钢经渗碳及不同温度淬火后,其金相组织从表面到心部的变化次序均为淬火马氏体+碳化物+残余奥氏体、淬火马氏体、淬火马氏体+铁素体；表面硬度梯度随距表面距离的增加均呈现出先增加而后降低最后趋于稳定的趋势。20CrMnTi钢经渗碳淬火处理以及一次或二次低温回火处理后,其残余奥氏体量和残余压应力均分别随着淬火温度的升高而降低；而回火前的喷丸处理,将明显降低残余奥氏体量和增加残余压应力。与一次回火处理相比,除喷丸处理的变化量较大之外,二次回火处理的残余奥氏体及残余压应力量稍有降低。试样经磨削后,在进给量大于0.03mm时,其表面开始出现磨糊的氧化色,且进给量为0.06mm时表面出现裂纹。而磨削后表面的残余应力均由原来的压应力转变为残余拉应力,并且残余应力都随着磨削进给量的增加呈现先升高后降低的趋势；磨削后的再次低温回火处理,试样表面的残余应力及残余奥氏体量的变化规律与回火前的一致,但其残余应力与残余奥氏体量均明显的降低。磨削以及经再次低温回火处理后试样的表面不平整度的变化规律与磨削后表面的残余应力的变化规律相同。