1. Zavedení
Za minulé století, 8620 Slitinová ocel získal pověst jako pracovní kůň v odvětvích pouzdro, Komponenty s vysokou tělostí- od automobilových ozubených vozidel po těžké strojní hřídele.
Poprvé se vyvinul v polovině 20. století, 8620 Spadne pod SAE J403 nomenklaturní systém (často paralelní ASTM A681 nebo Klasifikace AISI) jako Nízkomiletář, Karburizační třída ocel.
Jeho vyvážená chemie - malý obsah uhlíku rozšířený niklem, Chromium,
a molybdenum - neučinitelné Karburizace s hlubokým případem a následné cykly zhášení/temperamentu, které produkují a Tvrdé vnější pouzdro na vrcholu a Dukes, Tvrdé jádro.
V důsledku toho, AISI 8620 Ocel se objevuje v aplikacích, které požadují nosit odpor na povrchu bez obětování odolnost dopadu vnitřně.
Tento článek zkoumá 8620 z více výhod - metallurgical, mechanický, zpracování, a ekonomické - poskytnout důkladné, profesionální, a důvěryhodný zdroj.
2. Chemické složení 8620 Slitinová ocel
| Živel | Typický rozsah (Wt %) | Role / Účinek |
|---|---|---|
| Uhlík (C) | 0.18 - 0.23 | - Poskytuje ztvrdnost po karburizaci - Vytváří martenzitický případ během ukončení - nízko jádro uhlík zajišťuje tvrdý, tažné jádro |
| Mangan (Mn) | 0.60 - 0.90 | - Působí jako deoxidizátor během tání - podporuje formaci austenitu, Zlepšení vytvrdění - Zvyšuje pevnost a houževnatost v tahu |
| Křemík (A) | 0.15 - 0.35 | - slouží jako deoxidizer a modifikátor síry - zvyšuje sílu a tvrdost - Zlepšuje temperamentní reakci |
| Nikl (V) | 0.40 - 0.70 | - Zvyšuje jádro houževnatost a odolnost proti nárazu - prohlubuje ztvrdnost jednotného martenzitu jádra - Mírně zlepšuje odolnost proti korozi |
Chromium (Cr) |
0.40 - 0.60 | - podporuje v tomto případě odolnost proti tvrzení a opotřebení - Vytváří karbidy slitin, které zvyšují tvrdost povrchu - přispívá ke stabilitě temperování |
| Molybden (Mo) | 0.15 - 0.25 | - zvyšuje ztvrdnost a hloubku tvrdosti -Zlepšuje vysokoteplotní sílu a odolnost vůči dotvarování - Zdokonaluje velikost zrn |
| Měď (Cu) | ≤ 0.25 | - Působí jako nečistota - Mírně zlepšuje odolnost proti korozi - Minimální účinek na vytvrzení nebo mechanické vlastnosti |
| Fosfor (Str) | ≤ 0.030 | - Nečistota, která zvyšuje sílu, ale snižuje houževnatost - udržováno nízké, aby se zabránilo křehkosti v jádru |
| Síra (S) | ≤ 0.040 | - Nečistota, která zlepšuje obrobnost vytvořením sulfidů manganu - Nadměrná S může způsobit horkou dušnost; kontrolováno pro udržení tažnosti |
| Železo (Fe) | Váhy | - Základní maticový prvek - nese všechny přidávání legí a určuje celkovou hustotu a modul |
3. Fyzické a mechanické vlastnosti 8620 Slitinová ocel
Níže je uvedena tabulka shrnutí klíčových fyzických a mechanických vlastností 8620 Slitinová ocel ve své normalizované (jádro) a pouzdro (karburizovaný + uhasit + temperované) podmínky:
| Vlastnictví | Normalizovaný (Jádro) | Karburizovaný případ | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Hustota (r) | 7.85 g/cm³ | 7.85 g/cm³ | Stejná hustota základního základu ve všech podmínkách |
| Tepelná vodivost (20 ° C.) | 37–43 W/M · K. | 37–43 W/M · K. | Typické pro nízkoalomírské oceli |
| Konkrétní teplo (cₚ) | 460 J/KG · K. | 460 J/KG · K. | Hodnoty se po tepelném zpracování mění zanedbatelně |
| Elastický modul (E) | 205–210 GPA | 205–210 GPA | Zůstává v podstatě konstantní |
| Koeficient tepelné roztažnosti (20–100 ° C.) | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /° C | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /° C | Nedoplněné povrchové ošetření |
Pevnost v tahu (UTS) |
550–650 MPa | 850–950 MPa | Jádro (normalizovaný) vs.. věc (povrch) po karburizaci + uhasit + zmírnit |
| Výnosová síla (0.2% offset) | 350–450 MPa | 580–670 MPa | Základní výnos v normalizovaném stavu; Výnos případ po Q&T |
| Prodloužení (v 50 mm Gage) | 15–18% | 12–15% | Core si zachovává vyšší tažnost; pouzdro mírně nižší, ale stále tažné kolem tvrzené vrstvy |
| Tvrdost (HB) | 190–230 HB | - | Normalizovaná tvrdost před karburizací |
| Tvrdost povrchu pouzdra (HRC) | - | 60–62 HRC | Měřeno na okamžitém povrchu po Q&T |
| Tvrdost jádra (HRC) | - | 32–36 HRC | Měřeno ~ 5–10 mm pod povrchem po Q&T |
Efektivní hloubka případu |
- | 1.5–2,0 mm (50 HRC) | Hloubka, ve které tvrdost klesá na ~ 50 HRC |
| Charpy V-Notch dopad (20 ° C.) | 40–60 j | Jádro: ≥ 35 J; Věc: 10–15 j | Hlavní houževnatost zůstává vysoká; Případ je těžší a méně tvrdý |
| Omezení únavy ohybu (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1 000 MPa | Povrch zdobeného pouzdra výrazně zlepšuje odolnost proti únavě |
| Síla tlaku | 600–700 MPa | 900–1 100 MPa | Komprese pouzdra ~ 3 × jádro tahu; komprese jádra ~ 3 × jádro tahu |
| Nosit odpor | Mírný | Vynikající | Tvrdost povrchu ~ 60 hodin poskytuje vysokou odolnost proti opotřebení |
Poznámky:
- Všechny hodnoty jsou přibližné a závisí na přesných parametrech zpracování (NAPŘ., temperamentní teplota, uhasit médium).
- Normalizované vlastnosti představují ne-karburizované, žíhaný stav. Hodnoty karburizovaných případů odrážejí typické karburizace plynu (0.8–1.0 % C), Olej/zhasit + zmírnit (180 ° C.) cykly.
- Hodnoty únavy a dopadu předpokládají standardní testovací vzorky; Komponenty v reálném světě se mohou lišit v důsledku zbytkového napětí a geometrie.
4. Tepelné zpracování a kalení povrchu 8620 Slitinová ocel
Běžné cykly tepelného zpracování
Austenitizace
- Teplotní rozsah: 825–870 ° C., V závislosti na velikosti sekce (vyšší pro silnější sekce, aby byla zajištěna plná austenitizace).
- Držte čas: 30–60 minut, zajištění jednotné tvorby zrna austenitu.
- Úvahy: Příliš vysoká teplota nebo nadměrné držení může způsobit hrubé zrna, snižování houževnatosti.
Zhášení
- Střední: Olej střední viskozity (NAPŘ., ISO 32–68) nebo zhášení na bázi polymeru, aby se snížilo zkreslení, zejména ve složitých geometriích.
- Cílová tvrdost jádra: ~ 32–36 HRC po temperování.
Temperování
- Teplotní rozsah: 160–200 ° C pro karburizované části (zachovat tvrdý případ), nebo 550–600 ° C pro skromný požadavky.
- Držte čas: 2–4 hodin, následuje chlazení vzduchu.
- Výsledek: Vyrovnává tvrdost s houževnatostí - vysoký temperament (550 ° C.) poskytuje více tažného jádra, ale měkčí povrch.
Karburizační postupy
Sbalení karburizace
- Postup: Zabalení dílů v balíčcích na uhlí při 900–930 ° C po dobu 6–24 hodin (v závislosti na požadované hloubce případu), Pak uhasit.
- Výhody/nevýhody: Levné vybavení, ale jednotnost variabilního případu a větší zkreslení.
Plynové karburizace
- Postup: Kontrolované atmosférové pece zavádějí plyny nesoucí uhlík (metan, propan) při 920–960 ° C.; Hloubka případu často 0,8–1,2 mm za 4–8 hodin.
- Výhody: Přesný uhlíkový potenciál, minimální zkreslení, opakovatelné hloubky pouzdra.
Vakuové karburizace (Nízkotlaké karburizace, LPC)
- Proces: Karburizace pod nízkým tlakem, Procesní plyny s vysokým zajištěním při 920–940 ° C, následuje rychlý vysokotlaký zhasit plyn.
- Výhody: Vynikající jednotnost případu (± 0,1 mm), snížená oxidace („Bílá vrstva“ minimalizována), a pevné kontroly zkreslení, Při vyšších nákladech na vybavení.
Mikrostrukturální změny během karburizace, Zhášení, a temperování
- Karburizace: Představuje gradient uhlíku (povrch ~ 0,85–1,0% c až do jádra ~ 0,20% c), Vytvoření vrstvy austenitické případu.
- Zhášení: Transformuje karburizovaný případ na Martensite (60–62 HRC), zatímco jádro převádí na a Míchaný martenzita Martensite nebo bainite (v závislosti na závažnosti zchlazení).
- Temperování: Snižuje zbytková napětí, Konvertici si zachovali Austenite, a umožňuje srážení karbidu (Fe₃c, Karbidy bohaté na CR) zlepšit houževnatost.
Ideální cyklus temperamentu (180–200 ° C pro 2 Hodiny) poskytuje případ s jemné distribuce karbidu a tažné jádro.
Výhody kalení případů versus skrz hardinaci
- Tvrdost povrchu (60–62 HRC) Odolává opotřebení a pití.
- Základní houževnatost (32–36 HRC) absorbuje dopad a zabraňuje katastrofickému křehkému selhání.
- Zbytkové zvládání stresu: Správné temperování snižuje napětí vyvolané zhřbením, vedoucí k minimálnímu zkreslení a životu vysoké únavy.
Kontrola zkreslení a namáhání zbytkového stresu
- Uhasit výběr média: Olej vs.. Polymer vs.. Plyn zhasit - každý produkuje různé křivky chlazení.
Polymerní zhášející (NAPŘ., 5–15% polyalkylenglykolu) Často snižují deformaci ve srovnání s olejem. - Návrh příslušenství: Jednotná podpora a minimální omezení během ukončení snižování ohybu nebo kroucení.
- Více kroků temperování: První nízkoteplotní temperament stabilizuje martenzitu, následovaný temperamentem vyšší teploty, aby se další snížila zbytkový stres.
5. Odolnost proti korozi a výkon prostředí
Atmosférická a vodná koroze
Jako Ocel s nízkým obsahem kliky, 8620 vykazuje mírnou odolnost proti korozi v atmosférických podmínkách. Však, nechráněné povrchy může oxidovat (rez) do několika hodin ve vlhkém prostředí.
Ve vodném nebo mořském prostředí, Míra koroze se zrychluje v důsledku útoku chloridu.
Typický amarpovaný a temperovaný povrch (32 HRC) v 3.5% NaCl na 25 ° C ukazuje ~ 0,1–0,3 mm/rok jednotná koroze.
V důsledku toho, ochranné povlaky (fosfát, malovat, nebo elektroplated Zn/Ni) často předcházejí službě v korozivním nastavení.
Citlivost na praskání stresu
8620Mírná houževnatost post-karburizace pomáhá odolat praskání napětí (SCC) Lepší než vysoce uhlíkové oceli, V prostředí bohatém na chloridy nebo žíravé se však vyžaduje opatrnost kombinovaná s tahovým stresem.
Testování to naznačuje Tenké karburizované sekce (< 4 mm) jsou zranitelnější, pokud nejsou plně zmírněny. Inhibitory kontrolované pH a katodická ochrana zmírňují SCC v kritických aplikacích.
Ochranné povlaky a povrchové ošetření
- Povlaky přeměny fosfátů: Železný fosfát (Bepo) aplikováno na 60 ° C pro 10 minuty poskytují 2–5 µm vrstvu, Zlepšení adheze barvy a počáteční odolnost proti korozi.
- Práškový povlak / Mokrý obraz: Prášky epoxidového polyesteru vyléčené na 180 ° C poskytujte 50–80 µm ochrany před bariérou, Ideální pro venkovní nebo mírně korozivní prostředí.
- Elektroplated Zinek nebo nikl: Tenký (< 10 µm) Kovové vrstvy aplikované po moření kyseliny - Zinc poskytuje obětní ochranu, zatímco nikl zvyšuje odolnost proti opotřebení a korozi.
Oxidace a škálování vysoké teploty
V nepřetržité službě výše 300 ° C., 8620 může tvořit silný oxid (měřítko) vrstvy, což vede ke ztrátě hmotnosti až do 0.05 mm/rok na 400 ° C..
Přidání molybdenu poněkud zlepšuje oxidační odolnost, ale pro dlouhodobé využití vysoké teploty (> 500 ° C.), Upřednostňují se slitiny z nerezové nebo niklové.
6. Svařovatelnost a výroba 8620 Slitinová ocel
Předehřejte, Interpass, a doporučení PWHT
- Předehřívání: 150–200 ° C před svařováním snižuje tepelné gradienty a zpomaluje chlazení, aby se zabránilo martenzitu v zóně zasažené do tepla (Haz).
- Teplota interpassu: Udržujte 150–200 ° C pro vícepásmové svary, aby se minimalizovala tvrdost HAZ.
- Po západním tepelném zpracování (PWHT): Toumínka reliéfy na stresu při 550–600 ° C po dobu 2–4 hodin zajišťuje houževnatost HAZ a snižuje zbytkové napětí.
Běžné svařovací procesy
- Svařování kovového oblouku stíněného kovového oblouku (Smaw): Použití elektrod s nízkým hydrogenem (NAPŘ., E8018-B2) Poskytuje pevnosti v tahu 500–550 MPa ve svařovacím kovu.
- Svařování oblouku plynového kovového oblouku (GMAW/MIG): Flux-Cored (ER80S-B2) nebo pevné dráty (ER70S-6) produkovat vysoce kvalitní svary s minimálním rozstřikem.
- Svařování wolframového oblouku plynu (Gtaw / otočení): Nabízí přesnou kontrolu, zejména pro tenké sekce nebo nerezové překryvy.
Výběr kovového svaru
Mezi preferované výplňové kovy patří 8018 nebo 8024 série (Smaw) a ER71T-1/ER80S-B2 (Gawn).
Ty mají odpovídající charakteristiky ztuhnutí a temperování, zajištění toho, aby svar a haz nestal křehký po PWHT.
7. Případy aplikací a použití v oboru
Automobilové komponenty
- Ozubené kola a pastorky: Karburizovaný případ (0.8–1,2 mm hloubka) s výtěžkem na stres Odolnost proti povrchu opotřebení a Absorpce šoku jádra—Ideal pro přenosy.
- Řízení šachty a časopisy: Těžit z vysoké únavy a houževnatosti, zajištění bezpečnosti v systémech řízení.
Těžké stroje a stavební vybavení
- Sledujte hřídele a pouzdra: Vysoká tvrdost povrchu (> 60 HRC) Boj proti abrazivnímu opotřebení v drsných podmínkách.
- Kbelíkové kolíky a závěsy: Základní houževnatost zabraňuje katastrofickému selhání při zatížení s vysokým dopadem.
Nástroje pro vrtání ropy a plynu
- Vrtací límce a ponorky: Vyžadují rotační ohýbání únavové odolnosti; 8620Karburizovaný povrch snižuje opotřebení v vrtacích bahenních prostředích.
- Spojky a závitové spojení: Těžit z povlaků odolných proti korozi a vlákna zdobených případů pro vysokotlakou službu.
Ložiska, Forklift Masts, a pivoty
- Ložiskové závody: Karburizovaný 8620 Odolává pitting a rozkládání za podmínek s vysokým rozvodem.
- Bloky stožáru: Škok absorbuje vysoká jádrová tažnost, Zatímco tvrzené povrchy snižují galling.
8. Srovnání s jinými karburizačními slitinami
Při určení oceli, Inženýři často hodnotí více slitin k rovnováze náklady, Mechanický výkon, hloubka tvrdosti, a houževnatost.
Níže, porovnáme 8620 Slitinová ocel-jeden z nejpoužívanějších stupňů harmonocení případů-se třemi běžnými alternativami: 9310, 4140, a 4320.
| Kritérium | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Obsah slitiny | Mírný by/cr/mo | High Ni (1.65–2,00%), vyšší mo | CR/MO, ne ni, vyšší c | Podobně 8620, Přísnější ovládací prvky S/P. |
| Hloubka případu (na 50 HRC) | ~ 1,5–2,0 mm | ~ 3–4 mm | N/a (skrz harmodan na ~ 40 hodin) | ~ 1,5–2,0 mm |
| Základní houževnatost (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 900–1 000 MPa; Charpy 40–60 j |
| Tvrdost povrchu (HRC) | 60–62 HRC (karburizovaný) | 62–64 HRC (karburizovaný) | 40–45 HRC (skrz zhoršování) | 60–62 HRC (karburizovaný) |
Machinability (Normalizovaný) |
~ 60–65% 1212 | ~ 50–60% 1212 | ~ 40–45% 1212 | ~ 55–60% 1212 |
| Kontrola zkreslení | Mírný, Polyquench Quench doporučeno | Dobré s LPC nebo plynem zhasit | Vyšší zkreslení ve velkých částech | Lepší než 8620 ve velkých svarech |
| Náklady (Základ surovin) | Základní cena | +15–25% přes 8620 | Podobně 8620 | +5–10% přes 8620 |
| Typické případy použití | Automobilová zařízení, hřídele, obecné části | Letecká zařízení, pastorku větrné turbíny | Klikové hřídele, umírá, těžké části stroje | Vybavení ropného pole, velké svařované části |
Výběr správné slitiny
Při výběru mezi těmito karburizačními slitinami, zvážit:
Požadavky na hloubku případu:
- Li hluboké případy (> 3 mm) jsou nezbytné, 9310 nebo LPC zpracován 8620 stát se kandidáty.
- Pro mírnou hloubku případu (1.5–2,0 mm), 8620 nebo 4320 jsou ekonomičtější.
Jádrová síla a houževnatost:
- 8620 splňuje nejmenší potřeby s uts ~ 900 MPA v jádru.
- 9310 nebo 4320 Nabízejte zvýšenou houževnatost ve velkých sekcích nebo svařovaných sestavách.
Skrz zhoršování vs.. Kalení případů:
- Když uniformní HRC 40–45 je dostatečný, 4140 je často nákladově efektivnější, Eliminace kroků karburizace.
- Li nosit odpor Na pracovních površích je kritické, 8620/9310/4320 Poskytněte vynikající tvrdost povrchu.
Náklady a dostupnost:
- Ve vysoce objemových automobilových aplikacích, Slitinová ocel 8620 dominuje kvůli svému Náklady na výkon váhy.
- 9310 je oprávněný Aerospace a obrana kde výkon nahrazuje náklady na suroviny.
Potřeby svařovatelnosti a výroby:
- 4320' přísnější kontrola nečistot je výhodnější v velké svařované struktury.
- 8620 je snadněji svařován než 9310, což vyžaduje přísnější předehřátí a interpassové ovládací prvky kvůli vyšší ztvrdlení.
9. Závěr
8620 Slitinová ocel nadále řadí mezi Nejvšestrannější pouzdro dostupné oceli.
Z jeho vyváženého Nízký uhlík, Multi-Looyed Chemistry k jeho osvědčenému výkonu v karburizovaný, uhasit, a temperované stav,
8620 splňuje náročné požadavky moderních průmyslových odvětví, Aerospace, Těžké stroje, ropa a plyn, a za nimi.
Pochopením metalurgie z lehké oceli 8620, mechanické chování, parametry zpracování, a vyvíjející se technologie,
Inženýři mohou s jistotou specifikovat a navrhnout vysoce výkonné komponenty, které splňují dnešní vyvíjející se požadavky-a předvídat zítřejší výzvy.
Deze nabízí vysoce kvalitní 8620 Složky z slitiny oceli
Na TENTO, Specializujeme se na výrobu přesností Slitinová ocel, Důvěryhodný materiál známý pro svou výjimečnou kombinaci tvrdosti povrchu a klíčové houževnatosti.
Díky jeho vynikajícímu Karburizační schopnosti, náš 8620 díly dodávají vynikající nosit odpor, Únava, a rozměrová stabilita, I v náročných mechanických aplikacích.
Náš pokročilý procesy tepelného zpracování, přísný Kontrola kvality, a In-house obráběcí schopnosti Zajistěte, aby každá složka splňovala nejvyšší průmyslové standardy.
Ať už získáváte automobilový průmysl, Aerospace, Těžké stroje, nebo průmyslové hnací systémy.
Proč si vybrat Deze 8620 Části z slitiny oceli?
- Vynikající pouzdro ztuhne až 60–62 HRC
- Vynikající odolnost proti únavě a únavě
- K dispozici je vlastní obrábění a ošetření povrchu
- Plně v souladu s ASTM, SAE, a standardy AMS
- Podpora produkce OEM a objemu
Z ozubené kola a hřídele na vačkové hřídele a speciální mechanické části, TENTO přináší spolehlivé, Vysoce výkonná řešení přizpůsobená vašim potřebám.
Kontaktujte nás dnes se dozvědět více nebo požádat o nabídku.
Časté časté - 8620 Slitinová ocel
Proč je 8620 Ocel vhodný pro karburizaci?
8620 má v jádru relativně nízký obsah uhlíku (cca. 0.2%), což udržuje tažnost, Zatímco jeho legovací prvky umožňují hluboké kalení pouzdra až do 60–62 hodin.
Díky tomu je ideální pro odpor opotřebení povrchu bez obětování síly jádra.
Na které tepelné ošetření se obvykle vztahují 8620 Slitinová ocel?
Mezi typické ošetření patří karburizace, následuje zhášení a temperování. Tento proces ztvrdne povrchovou vrstvu při udržování měkčího, Více tažného jádra.
Normalizace a žíhání může být také použity před karburizací pro zlepšenou osrovitelnost nebo zdokonalení obilí.7.
Je 8620 Snadné stroj a svařování?
V žíhaném stavu, 8620 Vykazuje dobrou machinabilitu. Však, Obrábění po karbuburizaci by mělo být omezeno tak, aby se zabránilo opotřebení nástroje.
Může být přivařen v žíhaném nebo normalizovaném stavu, ale vyžaduje předehřátí a úlevu na stresu po zabránění praskání.
Jaké standardy pokrývají 8620 Slitinová ocel?
Běžné specifikace pro 8620 zahrnout:
- ASTM A29 / A29M - Obecné požadavky
- SAE J404 - Chemické složení
- AMS 6274 / AMS 6276 - Letecké známky kvality
