1. Introduction
Au cours du siècle dernier, 8620 acier allié a acquis une réputation de cheval de bataille dans les industries nécessitant assuré, composants à haute taille—Les engrenages automobiles aux arbres de machines lourds.
Développé pour la première fois au milieu du 20e siècle, 8620 tombe sous le SAE J403 Système de nomenclature (souvent parallèle par ASTM A681 ou Classifications AISI) en tant que alliage faible, grade carburisant acier.
Sa chimie équilibrée - contenu en carbone modéré augmenté par nickel, chrome,
et molybdène - carburisation à cas profond et des cycles de trempe / tempérament ultérieurs qui produisent un cas externe dur au sommet d'un ductile, noyau dur.
Par conséquent, AISI 8620 L'acier apparaît dans les applications qui demandent résistance à l'usure en surface sans sacrifier Impact la résilience intérieurement.
Cet article explore 8620 à partir de plusieurs points de vue - mesure, mécanique, traitement, et économique - pour fournir un, professionnel, et ressource crédible.
2. Composition chimique de 8620 Acier allié
| Élément | Gamme typique (wt %) | Rôle / Effet |
|---|---|---|
| Carbone (C) | 0.18 – 0.23 | - Fournit une durabilité après le carbure - Forme un cas martensitique pendant la trempe - Le carbone à faible noyau assure un dur, noyau ductile |
| Manganèse (Mn) | 0.60 – 0.90 | - agit comme un désoxydant pendant la fusion - favorise la formation d'austénite, Améliorer la durabilité - augmente la force de la traction et la ténacité |
| Silicium (Et) | 0.15 – 0.35 | - sert de modificateur de désoxydant et de soufre - améliore la force et la dureté - Améliore la réponse à la température |
| Nickel (Dans) | 0.40 – 0.70 | - augmente la résistance à la ténacité et à l'impact - Approfondissait la durabilité de la martensite central uniforme - améliore légèrement la résistance à la corrosion |
Chrome (Cr) |
0.40 – 0.60 | - favorise la durabilité et la résistance à l'usure dans le cas - Forme des carbures en alliage qui améliorent la dureté de surface - contribue à la température de la stabilité |
| Molybdène (Mo) | 0.15 – 0.25 | - augmente la durabilité et la profondeur de la dureté - améliore la résistance à haute température et la résistance au fluage - affine la taille des grains |
| Cuivre (Cu) | ≤ 0.25 | - agit comme une impureté - améliore légèrement la résistance à la corrosion - Effet minimal sur la durabilité ou les propriétés mécaniques |
| Phosphore (P.) | ≤ 0.030 | - l'impureté qui augmente la force mais réduit la ténacité - maintenu bas pour éviter la fragilité dans le noyau |
| Soufre (S) | ≤ 0.040 | - impureté qui améliore la machinabilité en formant des sulfures de manganèse - Les S excessifs peuvent provoquer une pénurie chaude; contrôlé pour maintenir la ductilité |
| Fer (Fe) | Équilibre | - Élément de matrice de base - transporte tous les ajouts en alliage et détermine la densité et le module global |
3. Propriétés physiques et mécaniques de 8620 Acier allié
Vous trouverez ci-dessous un tableau résumant les principales propriétés physiques et mécaniques de 8620 acier en alliage dans sa normalisation (cœur) et durci (carburé + éteint + tempéré) conditions:
| Propriété | Normalisé (Cœur) | Cas carburé | Remarques |
|---|---|---|---|
| Densité (r) | 7.85 g/cm³ | 7.85 g/cm³ | Même densité de base dans toutes les conditions |
| Conductivité thermique (20 °C) | 37–43 w / m · k | 37–43 w / m · k | Typique pour les aciers à faible alliage |
| Chaleur spécifique (cₚ) | 460 J/kg·K | 460 J/kg·K | Les valeurs changent de manière négligeable après traitement thermique |
| Module élastique (E) | 205–210 GPA | 205–210 GPA | Reste essentiellement constant |
| Coefficient de dilatation thermique (20–100 ° C) | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ / ° C | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ / ° C | Non affecté par les traitements de surface |
Résistance à la traction (UTS) |
550–650 MPA | 850–950 MPA | Cœur (normalisé) contre. cas (surface) Après la carbure + éteindre + caractère |
| Limite d'élasticité (0.2% compenser) | 350–450 MPA | 580–670 MPA | Rendement central dans un état normalisé; Rendement du cas après q&T |
| Élongation (dans 50 mm gage) | 15–18% | 12–15% | Core conserve une ductilité plus élevée; case légèrement inférieure mais toujours ductile autour de la couche durcie |
| Dureté (HB) | 190–230 Hb | - | Dureté normalisée avant de carburiser |
| Dureté de surface du boîtier (CRH) | - | 60–62 HRC | Mesuré à la surface immédiate après q&T |
| Dureté de base (CRH) | - | 32–36 HRC | Mesuré ~ 5 à 10 mm sous la surface après Q après q&T |
Profondeur de cas efficace |
- | 1.5–2.0 mm (50 CRH) | Profondeur à laquelle la dureté tombe à ~ 50 CRH |
| Impact à charpie en V en V en V (20 °C) | 40–60 J | Cœur: ≥ 35 J.; Cas: 10–15 J | La ténacité centrale reste élevée; Le cas est plus difficile et moins dur |
| Limite de fatigue de flexion en rotation (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1 000 MPa | La surface durcine améliore considérablement la résistance à la fatigue |
| Résistance à la compression | 600–700 MPA | 900–1100 MPA | Compression de cas ~ 3 × traction du noyau; compression centrale ~ 3 × traction centrale |
| Résistance à l'usure | Modéré | Excellent | La dureté de surface de ~ 60 HRC offre une résistance à l'usure élevée |
Remarques:
- Toutes les valeurs sont approximatives et dépendent de paramètres de traitement exacts (par ex., température de température, éteinte).
- Les propriétés normalisées représentent les, État recuit. Les valeurs de cas carburisées reflètent le gaz carburisant typique (0.8–1.0 % C), huile / extinction + caractère (180 °C) cycles.
- Les valeurs de fatigue et d'impact supposent des échantillons de test standard; Les composants du monde réel peuvent varier en raison des contraintes résiduelles et de la géométrie.
4. Traitement thermique et durcissement de surface de 8620 Acier allié
Cycles de traitement thermique communs
Austénidation
- Plage de température: 825–870 ° C, Selon la taille de la section (plus haut pour des sections plus épaisses pour assurer une austénitisation complète).
- Tenir le temps: 30–60 minutes, Assurer la formation uniforme des grains d'austénite.
- Considérations: Une température trop élevée ou une prise excessive peut provoquer un grossissement des grains, réduire la ténacité.
Trempe
- Moyen: Huile de viscosité moyenne (par ex., ISO 32–68) ou les experts en polymère pour réduire la distorsion, surtout dans les géométries complexes.
- Dureté de base cible: ~ 32–36 hrc après avoir trempé.
Trempe
- Plage de température: 160–200 ° C pour les pièces carburisées (pour préserver un cas difficile), ou 550–600 ° C pour les exigences à travers.
- Tenir le temps: 2–4 heures, suivi d'un refroidissement à l'air.
- Résultat: Équilibre la dureté avec la ténacité - un tempérament plus élevé (550 °C) donne plus de noyau ductile mais une surface plus douce.
Procédures carburisantes
Pack carburisant
- Procédure: Encassant les pièces dans des packs à base de charbon à 900 à 930 ° C pendant 6 à 24 heures (en fonction de la profondeur de cas souhaitée), Puis tremper.
- POUR / CONSERS: Équipement à faible coût, Mais l'uniformité des cas variables et une plus grande distorsion.
Gaz carburisant
- Procédure: Les fours d'atmosphère contrôlés introduisent des gaz porteurs de carbone (méthane, propane) à 920–960 ° C; profondeur de cas souvent 0,8 à 1,2 mm en 4 à 8 heures.
- Avantages: Potentiel carbone précis, distorsion minimale, profondeurs de cas reproductibles.
Aspirateur carburisant (Carbure à basse pression, LPC)
- Processus: Carburisant sous basse pression, gaz de procédé de haute pureté à 920–940 ° C, suivi d'une extinction rapide de gaz à haute pression.
- Avantages: Excellente uniformité du cas (± 0,1 mm), oxydation réduite («Couche blanche» minimisé), et le contrôle de distorsion serré, À des coûts d'équipement plus élevés.
Changements microstructuraux pendant le carbure, Trempe, et la température
- Cémentation: Introduit un gradient de carbone (Surface ~ 0,85–1,0% C jusqu'à Core ~ 0,20% C), Former une couche de cas austénitique.
- Trempe: Transforme le cas carburisé en martensite (60–62 HRC), tandis que le cœur se convertit en un Martensite ou bainite à température colérique de martensite mixte (en fonction de la gravité de la trempe).
- Trempe: Réduit les contraintes résiduelles, convertis a conservé l'austénite, et permet les précipitations en carbure (Fe₃c, Carbides riches en Cr) pour améliorer la ténacité.
Le cycle de tempérament idéal (180–200 ° C pour 2 heures) donne un cas avec Distribution en carbure fin et un noyau ductile.
Avantages du durcissement des boîtiers versus à travers
- Dureté superficielle (60–62 HRC) Résiste sur l'usure et les piqûres.
- Résistance du noyau (32–36 HRC) absorbe l'impact et empêche une défaillance cassante catastrophique.
- Gestion du stress résiduel: La température appropriée réduit les contraintes induites par la trempe, conduisant à une distorsion minimale de partie et à une durée de vie élevée en fatigue.
Contrôle de la distorsion et gestion du stress résiduel
- Sélection du support de trempe: Huile VS. polymère vs. Festion gazeuse - Eense produit différentes courbes de refroidissement.
Quenchants polymères (par ex., 5–15% de polyalkylène glycol) réduire souvent la déformation par rapport à l'huile. - Conception des luminaires: Support uniforme et retenue minimale pendant la trempe réduisent la flexion ou la torsion.
- Étapes de tempérament multiples: Un premier tempérament à basse température stabilise la martensite, suivi d'un tempérament à plus haute température pour réduire davantage le stress résiduel.
5. Résistance à la corrosion et performance environnementale
Corrosion atmosphérique et aqueuse
En tant que acier à faible alliage, 8620 présente une résistance à la corrosion modérée dans des conditions atmosphériques. Cependant, surfaces non protégées peut oxyder (rouiller) Dans les heures dans des environnements humides.
Dans des environnements aqueux ou marins, Les taux de corrosion s'accélèrent en raison de l'attaque du chlorure.
Une surface typique et trempée et trempée (32 CRH) dans 3.5% Nacl à 25 ° C montre ~ 0,1–0,3 mm / an Corrosion uniforme.
Par conséquent, revêtements protecteurs (phosphate, peinture, ou Zn / Ni électroplé) précèdent souvent le service dans des contextes corrosifs.
Corrosion de stress Sensibilité à la fissuration
8620La ténacité modérée post-carburisée aide à résister Craquage de corrosion du stress (CSC) Mieux que les aciers à carbone élevé, Mais la prudence est requise dans les environnements riches en chlorure ou caustiques combinés avec une contrainte de traction.
Les tests indiquent que sections carburiquées minces (< 4 mm) sont plus vulnérables s'ils ne sont pas complètement trempés. Les inhibiteurs contrôlés par PH et la protection cathodique atténuent le SCC dans les applications critiques.
Revêtements protecteurs et traitements de surface
- Revêtements de conversion de phosphate: Phosphate de fer (Bepo) appliqué à 60 ° C pour 10 les minutes donne une couche de 2 à 5 µm, Amélioration de l'adhésion de la peinture et de la résistance initiale à la corrosion.
- Revêtement en poudre / Peinture humide: Les poudres époxy-polyester guéris 180 ° C Fournir 50 à 80 µm de protection des barrières, Idéal pour les environnements extérieurs ou légèrement corrosifs.
- Électropulaire Zinc ou nickel: Mince (< 10 µm) couches métalliques appliquées après le décapage acide - le zinc offre une protection sacrificielle, tandis que le nickel améliore l'usure et la résistance à la corrosion.
Oxydation et échelle à haute température
En service continu ci-dessus 300 °C, 8620 peut former un oxyde épais (échelle) couches, conduisant à la perte de poids de jusqu'à 0.05 mm / an à 400 °C.
Les ajouts de molybdène améliorent quelque peu la résistance à l'oxydation, mais pour une utilisation prolongée à haute température (> 500 °C), Les alliages inoxydables ou à base de nickel sont préférés.
6. Soudabilité et fabrication de 8620 Acier allié
Préchauffer, Entrepasser, et les recommandations PWHT
- Préchauffage: 150–200 ° C avant le soudage réduit les gradients thermiques et ralentit le refroidissement pour empêcher la martensite dans la zone touchée par la chaleur (ZAT).
- Température entre passes: Maintenir 150–200 ° C pour les soudures multi-passes pour minimiser la dureté HAZ.
- Traitement thermique après soudage (Pwht): Un tempérament de relief de contrainte à 550–600 ° C pendant 2 à 4 heures assure la ténacité de la façon haz et réduit les contraintes résiduelles.
Processus de soudage courants
- Soudage à l'arc métallique blindé (SMAW): En utilisant des électrodes à faible hydrogène (par ex., E8018-B2) donne des résistances à la traction de 500–550 MPa en métal de soudure.
- Soudage à l’arc sous gaz-métal (GMAW / MIG): Flux (ER80S-B2) ou fils solides (ER70S-6) produire des soudures de haute qualité avec des éclaboussures minimales.
- Soudage à l'arc au gaz tungstène (GTAW/TIG): Offre un contrôle précis, surtout pour les sections minces ou les superpositions en acier inoxydable.
Sélection du métal de soudure
Les métaux de remplissage préférés comprennent 8018 ou 8024 série (SMAW) et ER71T-1 / ER80S-B2 (GMAW).
Ceux-ci ont des caractéristiques de durabilité et de trempage correspondantes, Assurer la soudure et le haz ne deviennent pas cassants après PWHT.
7. Applications et cas d'utilisation de l'industrie
Composants automobiles
- Engrenages et pignons: Cas carburé (0.8–1,2 mm de profondeur) avec un rendement de base à la contrainte résistance à l'usure en surface et Absorption des chocs de base- Idéal pour les transmissions.
- Arbres de direction et journaux: Bénéficier d'une vie et d'une ténacité à forte fatigue, Assurer la sécurité dans les systèmes de direction.
Machines lourdes et équipements de construction
- Arbres et bagues à rouleaux de piste: Dureté de surface élevée (> 60 CRH) combat l'usure abrasive dans des conditions difficiles.
- Épingles de seau et épingles à charnière: La ténacité au cœur empêche la défaillance catastrophique sous des charges à fort impact.
Outils de forage de pétrole et de gaz
- Percer les colliers et les sous-marins: Nécessitent une résistance à la fatigue de flexion tournante; 8620La surface carburisée réduit l'usure dans les environnements de boue de forage.
- Accouplements et connexions filetées: Bénéficier de revêtements résistants à la corrosion et de fils durcis pour le service à haute pression.
Roulements, Mâts de chariot élévateur, et pivots
- Des courses: Carburé 8620 Résiste à piqûres et à l'écaillage dans des conditions de RPM élevé.
- Blocs de diapositives de mât: La ductilité à cœur élevé absorbe les chocs, tandis que les surfaces durcies réduisent l'édulgation.
8. Comparaisons avec d'autres alliages carburisants
Lorsque vous spécifiez un acier de qualité carburisante, Les ingénieurs évaluent souvent plusieurs alliages pour équilibrer coût, performance mécanique, profondeur de dureté, et dureté.
Ci-dessous, Nous comparons 8620 ACHERIE ALLIAGE - L'une des notes de la caisse la plus utilisée - avec trois alternatives communes: 9310, 4140, et 4320.
| Critère | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Contenu en alliage | Modéré par / cr / mo | Haut Ni (1.65–2,00%), MO plus élevé | CR / MO, Pas de ni, plus élevé C | Semblable à 8620, Contrôles S / P plus serrés |
| Profondeur de cas (à 50 CRH) | ~ 1,5–2,0 mm | ~ 3–4 mm | N / A (à travers ~ 40 HRC) | ~ 1,5–2,0 mm |
| Résistance du noyau (Q&T) | UTS 850–950 MPA; Charpy 35–50 J | UTS 950–1,050 MPA; Charpy 30–45 J | UTS 1 000 à 1 100 MPa; Charpy 25–40 J | UTS 900–1 000 MPa; Charpy 40–60 J |
| Dureté superficielle (CRH) | 60–62 HRC (carburé) | 62–64 HRC (carburé) | 40–45 HRC (durant) | 60–62 HRC (carburé) |
Usinabilité (Normalisé) |
~ 60–65% de 1212 | ~ 50–60% de 1212 | ~ 40–45% de 1212 | ~ 55–60% de 1212 |
| Contrôle de la distorsion | Modéré, PolyQuech Quench recommandé | Bon avec le LPC ou la trempe à gaz | Distorsion plus élevée en grandes sections | Mieux que 8620 dans les grandes soudures |
| Coût (Base de matières premières) | Prix de base | +15–25% 8620 | Semblable à 8620 | +5–10% 8620 |
| Cas d'utilisation typiques | Engrenages automobiles, arbres, parties générales | Vitesses aérospatiales, punions d'éoliennes | Vilebrequin, meurt, Pièces de machines lourdes | Équipement de champ pétrolifère, grandes pièces soudées |
Sélection du bon alliage
Lorsque vous choisissez entre ces alliages carburisants, considérer:
Exigences de profondeur de cas:
- Si cas profonds (> 3 mm) sont essentiels, 9310 ou En cours de contrôle du LPC 8620 devenir candidats.
- Pour une profondeur de cas modérée (1.5–2.0 mm), 8620 ou 4320 sont plus économiques.
Force et ténacité de base:
- 8620 répond aux besoins les plus modérés avec UTS ~ 900 MPA dans le noyau.
- 9310 ou 4320 Offrir une ténacité améliorée dans les grandes sections ou les assemblages soudés.
Tout le temps vs. Durcissement des boîtiers:
- Quand un HRC uniforme 40–45 est suffisant, 4140 est souvent plus rentable, Éliminer les étapes carburisantes.
- Si résistance à l'usure sur les surfaces de travail est critique, 8620/9310/4320 Fournir une dureté de surface supérieure.
Coût et disponibilité:
- Dans des applications automobiles à volume élevé, acier allié 8620 domine à cause de son coût de la performance équilibre.
- 9310 est justifié dans aérospatial et défense où les performances remplacent le coût des matières premières.
Besoins de soudabilité et de fabrication:
- 4320« Un contrôle des impuretés plus serré le rend préférable grandes structures soudées.
- 8620 est plus facile à souder que 9310, qui nécessite des contrôles de préchauffage et d'interpass plus stricts en raison de la durabilité plus élevée.
9. Conclusion
8620 Alloy Steel continue de se classer parmi les la plus polyvalente du cas AFFORTS DISPONIBLES.
De son équilibre à faible carbone, chimie multi-alliée à sa performance éprouvée dans carburé, éteint, et trempé condition,
8620 Répond aux exigences rigoureuses des industries modernes - Automotive, aérospatial, machinerie lourde, pétrole et gaz, et au-delà.
En comprenant la métallurgie de l'alliage de l'alliage 8620, comportement mécanique, Paramètres de traitement, et les technologies en évolution,
Les ingénieurs peuvent spécifier et concevoir des composants hautes performances qui répondent aux demandes évolutives d'aujourd'hui et anticiper les défis de demain.
Deze offre de haute qualité 8620 Composants en acier en alliage
À CE, Nous nous spécialisons dans la production de composants de précision acier allié, Un matériau de confiance connu pour sa combinaison exceptionnelle de dureté de surface et de ténacité au cœur.
Merci à son excellent capacités carburisantes, notre 8620 Les pièces offrent en suspens résistance à l'usure, force de fatigue, et stabilité dimensionnelle, Même dans les applications mécaniques exigeantes.
Notre avancé processus de traitement thermique, strict contrôle de qualité, et capacités d'usinage internes Assurez-vous que chaque composant répond aux normes les plus élevées de l'industrie.
Que vous vous approvisiez pour automobile, aérospatial, machinerie lourde, ou Systèmes de transmission industrielle.
Pourquoi choisir Deze 8620 Pièces en acier allié?
- Cas supérieur durcissant jusqu'à 60–62 HRC
- Excellente résistance à la ténacité et à la fatigue
- Usinage personnalisé et traitements de surface disponibles
- Pleinement conforme à ASTM, SAE, et les normes AMS
- Support de production d'OEM et de volume
Depuis engrenages et arbres à arbres à cames et pièces mécaniques spécialisées, CE Limite fiable, Solutions haute performance adaptées à vos besoins.
Contactez-nous Aujourd'hui pour en savoir plus ou demander un devis.
FAQ - 8620 Acier allié
Pourquoi 8620 acier adapté au carbure?
8620 a une teneur en carbone relativement faible dans le noyau (environ. 0.2%), qui maintient la ductilité, tandis que ses éléments d'alliage permettent un durcissement en profondeur jusqu'à 60–62 HRC.
Cela le rend idéal pour la résistance à l'usure en surface sans sacrifier la force du noyau.
À quel traitement thermique est généralement appliqué 8620 acier allié?
Les traitements typiques incluent le carbure, suivi d'une trempe et d'un revenu. Ce processus durcit la couche de surface tout en maintenant un, Plus de noyau ductile.
La normalisation et le recuit peuvent également être utilisés avant le carburateur pour une amélioration de la machinabilité ou du raffinement des grains.7.
Est 8620 Facile à machine et soudure?
Dans l'état recuit, 8620 présente une bonne machinabilité. Cependant, L'usinage post-carburisant doit être limité pour éviter l'usure des outils.
Il peut être soudé à l'état recuit ou normalisé mais nécessite un préchauffage et un soulagement de la contrainte post-affaire pour éviter la fissuration.
Quelles normes couvrent 8620 acier allié?
Spécifications communes pour 8620 inclure:
- ASTM A29 / A29m - Exigences générales
- SAE J404 - Composition chimique
- MSA 6274 / MSA 6276 - Grades de qualité aérospatiale
