1. Uvođenje
Tokom prošlog veka, 8620 legirani čelik stekao je reputaciju radnog konja u industrijama koje zahtijevaju kaljenog, komponente visoke žilavosti—od automobilskih zupčanika do osovina teških mašina.
Prvi put razvijen sredinom 20. veka, 8620 spada pod SAE J403 sistem nomenklature (često uporedo sa ASTM A681 ili AISI klasifikacije) kao a niskolegirani, stepen karburizacije čelik.
Njegova uravnotežena hemija – umjereni sadržaj ugljika uvećan niklom, hrom,
i molibden—omogućava duboko ugljičenje i naredni ciklusi gašenja/kaljenja koji proizvode a tvrdo vanjsko kućište na vrhu a Dukes, tvrdo jezgro.
Samim tim, Aisi 8620 čelik se pojavljuje u aplikacijama koje zahtijevaju otpornost na habanje na površini bez žrtvovanja otpornost na udarce interno.
Ovaj članak istražuje 8620 sa više tačaka – metalurške, mehanički, obrada, i ekonomski – da pruži temeljnu, profesionalni, i kredibilan resurs.
2. Hemijski sastav 8620 Legura čelika
| Element | Tipičan raspon (wt %) | Uloga / Efekat |
|---|---|---|
| Ugljik (C) | 0.18 - 0.23 | – Omogućava otvrdnjavanje nakon karburizacije – Formira martenzitno kućište tokom gašenja – Nisko jezgro ugljika osigurava čvrstinu, ductile core |
| Mangan (MN) | 0.60 - 0.90 | – Djeluje kao deoksidant tokom topljenja – Promoviše formiranje austenita, poboljšanje otvrdljivosti – Povećava vlačnu čvrstoću i žilavost |
| Silicijum (I) | 0.15 - 0.35 | – Služi kao deoksidator i modifikator sumpora – Povećava snagu i tvrdoću – Poboljšava reakciju kaljenja |
| Nikl (U) | 0.40 - 0.70 | – Povećava žilavost jezgra i otpornost na udarce – Produbljuje sposobnost kaljenja za jednoliku jezgru martenzita – Blago poboljšava otpornost na koroziju |
Hrom (CR) |
0.40 - 0.60 | – Promoviše očvršćavanje i otpornost na habanje u kućištu – Formira legirane karbide koji povećavaju površinsku tvrdoću – Doprinosi stabilnosti kaljenja |
| Molibdenum (Mo) | 0.15 - 0.25 | – Povećava otvrdljivost i dubinu tvrdoće – Poboljšava čvrstoću na visokim temperaturama i otpornost na puzanje – Rafinira veličinu zrna |
| Bakar (Cu) | ≤ 0.25 | – Deluje kao nečistoća – Blago poboljšava otpornost na koroziju – Minimalni uticaj na otvrdnjavanje ili mehanička svojstva |
| Fosfor (Str) | ≤ 0.030 | – Nečistoća koja povećava snagu, ali smanjuje žilavost – Održava se nisko kako bi se izbjegla krhkost u jezgri |
| Sumpor (S) | ≤ 0.040 | – Nečistoća koja poboljšava obradivost formiranjem mangan sulfida – Prekomjerno S može uzrokovati vruću kratkoću; kontrolisano za održavanje duktilnosti |
| Gvožđe (FE) | Balans | – Element osnovne matrice – Nosi sve dodatke legure i određuje ukupnu gustinu i modul |
3. Fizička i mehanička svojstva od 8620 Legura čelika
Ispod je tabela koja sumira ključna fizička i mehanička svojstva 8620 legirani čelik u svom normaliziranom (jezgro) i kaljenog (ugljenisano + ugašen + tempered) uslovima:
| Nekretnina | Normalizovano (Core) | Carburized Case | Bilješke |
|---|---|---|---|
| Gustina (r) | 7.85 g / cm³ | 7.85 g / cm³ | Ista osnovna gustina u svim uslovima |
| Toplotna provodljivost (20 ° C) | 37–43 W/m·K | 37–43 W/m·K | Tipično za niskolegirane čelike |
| Specific Heat (cₚ) | 460 J/kg·K | 460 J/kg·K | Vrijednosti se zanemarljivo mijenjaju nakon termičke obrade |
| Modul elastičnosti (E) | 205–210 GPa | 205–210 GPa | U suštini ostaje konstantan |
| Koeficijent toplotne ekspanzije (20–100 °C) | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /°C | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /°C | Ne utiče na površinske obrade |
Zatezna čvrstoća (Uts) |
550–650 MPa | 850–950 MPa | Core (normalizovano) vs. slučaj (površine) nakon karburizacije + utapati + temper |
| Snaga prinosa (0.2% ofset) | 350-450 MPa | 580–670 MPa | Prinos jezgra u normalizovanom stanju; prinos slučajeva nakon Q&T |
| Izduženje (u 50 mm gage) | 15–18% | 12-15% | Jezgro zadržava veću duktilnost; kućište nešto niže, ali još uvijek duktilno oko očvrslog sloja |
| Tvrdoća (HB) | 190–230 HB | - | Normalizovana tvrdoća pre karburizacije |
| Površinska tvrdoća kućišta (HRC) | - | 60–62 HRC | Izmjereno na neposrednoj površini nakon Q&T |
| Tvrdoća jezgra (HRC) | - | 32–36 HRC | Izmjereno ~ 5–10 mm ispod površine nakon Q&T |
Efektivna dubina kućišta |
- | 1.5–2,0 mm (50 HRC) | Dubina na kojoj tvrdoća pada na ~ 50 HRC |
| Charpy V-Notch Impact (20 ° C) | 40–60 J | Core: ≥ 35 J; Slučaj: 10–15 J | Čvrstoća jezgra ostaje visoka; slučaj je teži i manje težak |
| Granica zamora pri savijanju (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1000 MPa | Ojačana površina uvelike poboljšava otpornost na zamor |
| Čvrstoća na pritisak | 600-700 MPa | 900–1.100 MPa | Kompresija kućišta ~3× zatezna jezgra; kompresija jezgra ~3× zatezna jezgra |
| Otpornost na habanje | Umjeren | Odličan | Površinska tvrdoća od ~60 HRC pruža visoku otpornost na habanje |
Bilješke:
- Sve vrijednosti su približne i zavise od tačnih parametara obrade (E.g., temperatura kaljenja, gašenje medija).
- Normalizovana svojstva predstavljaju neugljičeno, žareno stanje. Vrijednosti karburiziranog kućišta odražavaju tipično naugljičenje na plin (0.8-1.0 % C slučaj), ulje/gasiti + temper (180 ° C) ciklusi.
- Vrijednosti zamora i udara pretpostavljaju standardne ispitne uzorke; komponente u stvarnom svijetu mogu varirati zbog zaostalih naprezanja i geometrije.
4. Toplinska obrada i površinsko očvršćavanje 8620 Legura čelika
Uobičajeni ciklusi toplinske obrade
Austenitizing
- Temperaturni raspon: 825–870 °C, zavisno od veličine sekcije (veća za deblje rezove kako bi se osigurala potpuna austenitizacija).
- Hold Time: 30–60 minuta, osigurava ravnomjerno formiranje zrna austenita.
- Razmatranja: Previsoka temperatura ili pretjerano držanje mogu uzrokovati grubo zrno, smanjenje žilavosti.
Gašenje
- Srednji: Ulje srednjeg viskoziteta (E.g., ISO 32–68) ili sredstva za gašenje na bazi polimera za smanjenje izobličenja, posebno u složenim geometrima.
- Ciljana tvrdoća jezgra: ~32–36 HRC nakon temperiranja.
Kaljenje
- Temperaturni raspon: 160–200 °C za karburizirane dijelove (za očuvanje tvrdog kofera), ili 550–600 °C za zahtjeve kroz kaljenje.
- Hold Time: 2–4 sata, nakon čega slijedi hlađenje vazduhom.
- Rezultat: Balansira između tvrdoće i žilavosti—viša temperamentnost (550 ° C) daje duktilnije jezgro, ali mekšu površinu.
Procedure karburizacije
Pack Carburizing
- Procedura: Oblaganje dijelova u pakovanjima na bazi drvenog uglja na 900–930 °C 6–24 sata (ovisno o željenoj dubini kućišta), zatim gasite.
- Prednosti/Protiv: Jeftina oprema, ali varijabilna uniformnost i veće izobličenje.
Gas Carburizing
- Procedura: Peći s kontroliranom atmosferom uvode plinove koji sadrže ugljik (metan, propan) na 920–960 °C; dubina kućišta često 0,8-1,2 mm za 4-8 sati.
- Prednosti: Precizan potencijal ugljenika, minimalno izobličenje, ponovljive dubine kućišta.
Vacuum Carburizing (Karburizacija niskog pritiska, LPC)
- Proces: Karburizacija pod niskim pritiskom, procesni gasovi visoke čistoće na 920–940 °C, nakon čega slijedi brzo gašenje plina pod visokim pritiskom.
- Prednosti: Odlična uniformnost kućišta (±0,1 mm), smanjena oksidacija („bijeli sloj“ minimiziran), i strogu kontrolu distorzije, uz veće troškove opreme.
Mikrostrukturne promjene tokom karburizacije, Gašenje, i kaljenje
- Karburizacija: Uvodi gradijent ugljenika (površina ~0,85–1,0% C sve do jezgra ~0,20% C), formirajući sloj austenitnog kućišta.
- Gašenje: Transformira karburizirano kućište u martenzit (60–62 HRC), dok se jezgro pretvara u a mješoviti martenzit-kaljeni martenzit ili bainit (u zavisnosti od težine gašenja).
- Kaljenje: Smanjuje zaostala naprezanja, pretvara zadržani austenit, i omogućava taloženje karbida (Fe₃C, Karbidi bogati Crom) za poboljšanje žilavosti.
Idealan ciklus temperamenta (180–200 °C za 2 sati) daje slučaj sa fina distribucija karbida i duktilno jezgro.
Prednosti stvrdnjavanja kućišta u odnosu na skraćivanje
- Površinska tvrdoća (60–62 HRC) otporan na habanje i udubljenje.
- Core Toughness (32–36 HRC) apsorbira udar i sprječava katastrofalni krhki lom.
- Upravljanje rezidualnim stresom: Pravilno kaljenje smanjuje naprezanja izazvana gašenjem, što dovodi do minimalnog izobličenja dijela i dugog vijeka trajanja.
Kontrola distorzije i upravljanje rezidualnim naprezanjem
- Gašenje srednjeg izbora: Nafta vs. polimer vs. gasno gašenje—svako proizvodi različite krive hlađenja.
Polimerna sredstva za gašenje (E.g., 5–15% polialkilen glikola) često smanjuju savijanje u odnosu na ulje. - Fixture Design: Ujednačena podrška i minimalno ograničenje tokom gašenja smanjuju savijanje ili uvrtanje.
- Višestruki koraci kaljenja: Prva niska temperatura stabilizuje martenzit, nakon čega slijedi temperatura na višoj temperaturi kako bi se dodatno smanjilo zaostalo naprezanje.
5. Otpornost na koroziju i ekološke performanse
Atmosferska i vodena korozija
Kao a niskolegirani čelik, 8620 pokazuje umjerenu otpornost na koroziju u atmosferskim uvjetima. Međutim, nezaštićene površine može oksidirati (hrđa) u roku od nekoliko sati u vlažnom okruženju.
U vodenom ili morskom okruženju, brzina korozije se ubrzava zbog napada klorida.
Tipična kaljena i kaljena površina (32 HRC) u 3.5% Nacl at 25 °C pokazuje ~0,1–0,3 mm/godina jednoliku koroziju.
Samim tim, zaštitni premazi (fosfat, farba, ili galvanizirani Zn/Ni) često prethode servisiranju u korozivnim postavkama.
Podložnost pucanju od naponske korozije
8620Umjerena žilavost nakon karburizacije pomaže u otpornosti stresno-koroziono pucanje (SCC) bolje od visokougljičnih čelika, ali je potreban oprez u sredinama bogatim hloridima ili kaustičnim okruženjima u kombinaciji sa vlačnim naprezanjem.
Testiranje to pokazuje tanke karburizirane sekcije (< 4 mm) su ranjiviji ako nisu potpuno temperirani. pH-kontrolisani inhibitori i katodna zaštita ublažavaju SCC u kritičnim aplikacijama.
Zaštitni premazi i površinski tretmani
- Fosfatni premazi za konverziju: Gvožđe-fosfat (FePO₄) primijenjen na 60 ° C za 10 minuta daje sloj od 2-5 µm, poboljšanje adhezije boje i početne otpornosti na koroziju.
- Praškasti premaz / Wet Painting: Epoksidno-poliesterski prahovi očvršćeni na 180 °C pružaju 50–80 µm zaštite barijere, idealan za vanjske ili blago korozivne sredine.
- Electroplated Cink ili nikl: Tanak (< 10 μm) metalni slojevi naneseni nakon kiselog kiseljenja — cink pruža žrtvu zaštitu, dok nikal povećava otpornost na habanje i koroziju.
Visokotemperaturna oksidacija i skaliranje
U kontinuiranom servisu iznad 300 ° C, 8620 može formirati gusti oksid (skala) slojeva, što dovodi do gubitka težine do 0.05 mm/godišnje pri 400 ° C.
Dodatci molibdena donekle poboljšavaju otpornost na oksidaciju, ali za dugotrajnu upotrebu na visokim temperaturama (> 500 ° C), poželjne su legure od nerđajućeg čelika ili nikla.
6. Zavarljivost i izrada 8620 Legura čelika
Zagrijati, Interpass, i PWHT preporuke
- Prethodno zagrevanje: 150–200 °C prije zavarivanja smanjuje toplinske gradijente i usporava hlađenje kako bi se spriječio martenzit u zoni utjecaja topline (Haz).
- Interpass Temperature: Održavajte 150–200 °C za višeprolazne zavare kako biste minimizirali tvrdoću HAZ-a.
- Post zavarivanje toplotne obrade (Pwht): Temper za ublažavanje naprezanja na 550–600 °C tokom 2–4 sata osigurava žilavost HAZ-a i smanjuje zaostala naprezanja.
Common Welding Processes
- Zaštitni metalni lučni zavarivanje (Smaw): Korištenje elektroda s malo vodonika (E.g., E8018-B2) daje vlačne čvrstoće od 500-550 MPa u metalu šava.
- Elektrolučno zavarivanje metala plinom (GMAW/MIG): punjena jezgrom (ER80S-B2) ili čvrste žice (ER70S-6) proizvode visokokvalitetne zavarene spojeve sa minimalnim prskanjem.
- Zavarivanje gasom volframa (GTAW/TIG): Nudi preciznu kontrolu, posebno za tanke rezove ili nehrđajuće slojeve.
Izbor metala za zavarivanje
Poželjni metali za punjenje uključuju 8018 ili 8024 serija (Smaw) i ER71T-1/ER80S-B2 (Zasjeniti).
Oni imaju odgovarajuće karakteristike kaljenja i kaljenja, osiguravajući da zavar i HAZ ne postanu lomljivi nakon PWHT.
7. Aplikacije i slučajevi upotrebe u industriji
Automotive Components
- Zupčanici i zupčanici: Carburized case (0.8–1,2 mm dubina) sa prinosom oslobođenim od naprezanja u jezgru otpornost na površinsko habanje i jezgro amortizacije—idealno za transmisije.
- Upravljačke osovine i nosači: Iskoristite prednosti visokog vijeka trajanja i izdržljivosti, osiguravanje sigurnosti u sistemima upravljanja.
Teške mašine i građevinska oprema
- Osovine i čahure gusjenica: Visoka površinska tvrdoća (> 60 HRC) bori se protiv abrazivnog habanja u teškim uslovima.
- Igle kašike i igle za šarke: Čvrstoća jezgre sprječava katastrofalni kvar pod velikim udarnim opterećenjima.
Alati za bušenje nafte i plina
- Ogrlice i podmetači za bušenje: Zahtijeva otpornost na zamor pri rotirajućem savijanju; 8620Karburizirana površina smanjuje habanje u okruženjima isplake.
- Spojnice i navojne veze: Iskoristite prednosti premaza otpornih na koroziju i kaljenih niti za rad pod visokim pritiskom.
Ležajevi, Masts viljuškara, i Pivots
- Bearing Races: Carburized 8620 otporan je na lomljenje i lomljenje u uslovima visokog obrtaja.
- Slide Blocks: Visoka duktilnost jezgra apsorbuje udarce, dok otvrdnute površine smanjuju nagrizanje.
8. Poređenja s drugim legurama za karburizaciju
Prilikom specificiranja čelika za naugljičenje, inženjeri često procjenjuju više legura kako bi uravnotežili trošak, Mehaničke performanse, dubina tvrdoće, i žilavost.
Ispod, poredimo 8620 legirani čelik—jedan od najčešće korištenih razreda za kaljenje kućišta—sa tri uobičajene alternative: 9310, 4140, i 4320.
| Kriterij | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Sadržaj legure | Umjereno Ni/Cr/Mo | Visoka ni (1.65–2,00%), viši Mo | Cr/Mo, no Ni, viši C | Slično kao 8620, strože S/P kontrole |
| Dubina kućišta (do 50 HRC) | ~ 1,5–2,0 mm | ~ 3–4 mm | N / a (stvrdnjavanje do ~40 HRC) | ~ 1,5–2,0 mm |
| Core Toughness (Q&T) | UTS 850–950 MPa; Charpy 35–50 J | UTS 950–1,050 MPa; Charpy 30–45 J | UTS 1.000–1.100 MPa; Charpy 25–40 J | UTS 900–1000 MPa; Charpy 40–60 J |
| Površinska tvrdoća (HRC) | 60–62 HRC (ugljenisano) | 62–64 HRC (ugljenisano) | 40–45 HRC (kroz kaljenje) | 60–62 HRC (ugljenisano) |
Obratnost (Normalizovano) |
~ 60–65% od 1212 | ~ 50–60% od 1212 | ~ 40–45% od 1212 | ~ 55–60% od 1212 |
| Distortion Control | Umjeren, preporučuje se polyquench quench | Dobro sa LPC ili gasnim gasom | Veća distorzija u velikim dijelovima | Bolje nego 8620 u velikim zavarenim spojevima |
| Trošak (Sirovinska osnova) | Osnovna cijena | +15–25% više 8620 | Slično kao 8620 | +5–10% više 8620 |
| Tipični slučajevi upotrebe | Automobilski zupčanici, osovine, opšti delovi | Vazdušni zupčanici, zupčanici vjetroturbina | Radilice, umire, delovi teških mašina | Oprema za naftna polja, velikih zavarenih delova |
Odabir prave legure
Kada birate između ovih legura za karburizaciju, razmotriti:
Zahtjevi za dubinu kućišta:
- Ako duboki slučajevi (> 3 mm) su neophodni, 9310 ili LPC obrađeno 8620 postati kandidati.
- Za umjerenu dubinu kućišta (1.5–2,0 mm), 8620 ili 4320 su ekonomičniji.
Snaga i čvrstoća jezgra:
- 8620 zadovoljava većinu umjerenih potreba sa UTS ~ 900 MPa u jezgru.
- 9310 ili 4320 nude poboljšanu žilavost u velikim presjecima ili zavarenim sklopovima.
Kroz očvršćavanje vs. Case Hardening:
- Kada a uniforma HRC 40–45 dovoljan je, 4140 je često isplativiji, eliminisanje koraka karburizacije.
- Ako otpornost na habanje na radnim površinama je kritična, 8620/9310/4320 pružaju vrhunsku površinsku tvrdoću.
Cijena i dostupnost:
- U automobilskim aplikacijama velikog obima, legirani čelik 8620 dominira zbog svog trošak za učinak balans.
- 9310 je opravdano u vazdušni prostor i odbrana gdje performanse nadmašuju cijenu sirovina.
Zavarljivost i potrebe izrade:
- 4320’s stroža kontrola nečistoća čini ga poželjnijim u velike zavarene konstrukcije.
- 8620 lakše je zavariti nego 9310, što zahtijeva strožiju kontrolu predgrijavanja i međuprolaza zbog veće otvrdljivosti.
9. Zaključak
8620 legirani čelik se i dalje rangira među najsvestranije očvršćavanje dostupni čelici.
Od svog uravnoteženog niskougljični, višelegirana hemija na svoje dokazane performanse u ugljenisano, ugašen, i temperirano stanje,
8620 ispunjava stroge zahtjeve moderne industrije – automobilske industrije, vazdušni prostor, teška mehanizacija, nafte i gasa, i šire.
Razumijevanjem metalurgije legiranog čelika 8620, Mehaničko ponašanje, parametri obrade, i tehnologije u razvoju,
Inženjeri mogu sa sigurnošću specificirati i dizajnirati komponente visokih performansi koje ispunjavaju današnje zahtjeve u razvoju - i predviđaju sutrašnje izazove.
DEZE nudi visok kvalitet 8620 Komponente od legiranog čelika
U Ovo, specijalizirani smo za proizvodnju precizno konstruiranih komponenti od legirani čelik, pouzdan materijal poznat po svojoj izuzetnoj kombinaciji površinske tvrdoće i žilavosti jezgra.
Zahvaljujući odličnom sposobnosti karburizacije, naš 8620 dijelovi isporučuju izvanredno otpornost na habanje, snaga umora, i dimenziona stabilnost, čak iu zahtjevnim mehaničkim primjenama.
Naš napredni procesi termičke obrade, stroga kontrola kvaliteta, i interne mogućnosti obrade osigurati da svaka komponenta ispunjava najviše industrijske standarde.
Bilo da tražite izvor automobilski, vazdušni prostor, teška mehanizacija, ili industrijski pogonski sistemi.
Zašto odabrati DEZE 8620 Dijelovi od legiranog čelika?
- Vrhunsko očvršćavanje kućišta do 60–62 HRC
- Odlična žilavost i otpornost na zamor
- Dostupna obrada po narudžbi i površinski tretmani
- Potpuno usklađen sa ASTM, SAE, i AMS standardima
- OEM i podrška za masovnu proizvodnju
Od zupčanici i osovine do bregaste osovine i specijalni mehanički dijelovi, Ovo isporučuje pouzdano, rješenja visokih performansi prilagođena vašim potrebama.
Kontaktirajte nas danas da saznate više ili zatražite ponudu.
Česta pitanja – 8620 Legura čelika
Zašto jeste 8620 čelik pogodan za karburizaciju?
8620 ima relativno nizak sadržaj ugljika u jezgru (otprilike. 0.2%), koji održava duktilnost, dok njegovi legirajući elementi omogućavaju duboko kaljenje kućišta do 60–62 HRC.
To ga čini idealnim za površinsku otpornost na habanje bez žrtvovanja čvrstoće jezgra.
Na šta se obično primjenjuju toplinski tretmani 8620 legirani čelik?
Tipični tretmani uključuju karburizaciju, nakon čega slijedi gašenje i kaljenje. Ovaj proces stvrdnjava površinski sloj uz održavanje mekšeg, duktilnije jezgro.
Normalizacija i žarenje se također mogu koristiti prije karburizacije radi poboljšane obradivosti ili rafiniranja zrna.7.
Is 8620 lako se obrađuje i zavari?
U žarenom stanju, 8620 pokazuje dobru obradivost. Međutim, strojna obrada nakon karburizacije treba biti ograničena kako bi se izbjeglo trošenje alata.
Može se zavarivati u žarenom ili normaliziranom stanju, ali zahtijeva predgrijavanje i smanjenje naprezanja nakon zavarivanja kako bi se spriječilo pucanje.
Šta standardi pokrivaju 8620 legirani čelik?
Zajedničke specifikacije za 8620 uključiti:
- ASTM A29 / A29M – Opšti zahtjevi
- SAE J404 – Hemijski sastav
- Ams 6274 / Ams 6276 – Ocjene kvaliteta u vazduhoplovstvu
