1. Uvod
Tijekom prošlog stoljeća, 8620 čelik je stekao reputaciju radnog konja u industrijama koje zahtijevaju kaljeno, komponente visoke žilavosti— od automobilskih zupčanika do osovina teških strojeva.
Prvi put razvijen sredinom 20. stoljeća, 8620 spada pod SAE J403 nomenklaturni sustav (često paralelno s ASTM A681 ili AISI klasifikacije) kao a niskolegirani, karburizirajući stupanj čelik.
Njegova uravnotežena kemija—umjereni sadržaj ugljika pojačan niklom, krom,
i molibden-omogućuje duboko naugljičenje i naknadne cikluse kaljenja/tempiranja koji proizvode a tvrdo vanjsko kućište na vrhu a Vojvode, žilava jezgra.
Stoga, Aisi 8620 čelik se pojavljuje u aplikacijama koje zahtijevaju nositi otpor na površini bez žrtvovanja otpornost na udarce interno.
Ovaj članak istražuje 8620 s više povoljnih točaka — metalurški, mehanički, obrada, i ekonomski — pružiti temeljit, profesionalni, i vjerodostojan izvor.
2. Kemijski sastav od 8620 Čelik
| Element | Tipičan raspon (tež %) | Uloga / Učinak |
|---|---|---|
| Ugljik (C) | 0.18 - 0.23 | – Omogućuje stvrdnjavanje nakon naugljičavanja – Stvara martenzitni omotač tijekom kaljenja – Nizak ugljik u jezgri osigurava čvrstinu, duktilna jezgra |
| Mangan (MN) | 0.60 - 0.90 | – Djeluje kao deoksidans tijekom topljenja – Pospješuje stvaranje austenita, poboljšanje prokaljivosti – Povećava vlačnu čvrstoću i žilavost |
| Silicij (I) | 0.15 - 0.35 | – Služi kao deoksidans i modifikator sumpora – Povećava snagu i tvrdoću – Poboljšava reakciju kaljenja |
| Nikla (U) | 0.40 - 0.70 | – Povećava žilavost jezgre i otpornost na udarce – Produbljuje kaljivost za ujednačenu jezgru martenzita – Malo poboljšava otpornost na koroziju |
Krom (CR) |
0.40 - 0.60 | – Pospješuje stvrdnjavanje i otpornost na trošenje kućišta – Stvara legirane karbide koji povećavaju tvrdoću površine – Doprinosi stabilnosti kaljenja |
| Molibden (Mokar) | 0.15 - 0.25 | – Povećava očvrsljivost i dubinu tvrdoće – Poboljšava otpornost na visoke temperature i puzanje – Pročišćava veličinu zrna |
| Bakar (Pokrajina) | ≤ 0.25 | – Djeluje kao nečistoća – Blago poboljšava otpornost na koroziju – Minimalni učinak na očvrsljivost ili mehanička svojstva |
| Fosfor (P) | ≤ 0.030 | – Nečistoća koja povećava čvrstoću, ali smanjuje žilavost – Držati nisko kako bi se izbjegla lomljivost jezgre |
| Sumpor (S) | ≤ 0.040 | – Nečistoća koja poboljšava obradivost stvaranjem manganovih sulfida – Pretjerani S može uzrokovati nedostatak topline; kontrolirano za održavanje duktilnosti |
| Željezo (FE) | Uravnotežiti | – Element osnovne matrice – Sadrži sve dodatke legure i određuje ukupnu gustoću i modul |
3. Fizička i mehanička svojstva 8620 Čelik
Dolje je tablica koja sažima ključna fizikalna i mehanička svojstva 8620 legirani čelik u svom normaliziranom (jezgra) i kaljeno (karburiziran + ugasio + prekaljen) uvjeti:
| Imovina | Normalizirano (Srž) | Karburizirano kućište | Bilješke |
|---|---|---|---|
| Gustoća (r) | 7.85 g/cm³ | 7.85 g/cm³ | Ista gustoća baze u svim uvjetima |
| Toplinska vodljivost (20 ° C) | 37–43 W/m·K | 37–43 W/m·K | Tipično za niskolegirane čelike |
| Specifična toplina (cₚ) | 460 J/kg · k | 460 J/kg · k | Vrijednosti se zanemarivo mijenjaju nakon toplinske obrade |
| Modul elastičnosti (E) | 205–210 GPa | 205–210 GPa | U suštini ostaje konstantan |
| Koeficijent toplinske ekspanzije (20–100 ° C) | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /°C | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /°C | Ne podliježu površinskim obradama |
Zatečna čvrstoća (UTS) |
550–650 MPa | 850–950 MPa | Srž (normalizirao) vs. spis (površinski) nakon karburizacije + ugasiti + temperament |
| Snaga popuštanja (0.2% pomaknuti) | 350–450 MPa | 580–670 MPa | Izdašnost jezgre u normaliziranom stanju; prinos predmeta nakon Q&T |
| Produženje (u 50 mm mjerač) | 15–18% | 12–15% | Jezgra zadržava veću duktilnost; kućište nešto niže, ali još uvijek duktilno oko otvrdnutog sloja |
| Tvrdoća (HB) | 190–230 HB | - | Normalizirana tvrdoća prije karburiranja |
| Tvrdoća površine kućišta (Hrc) | - | 60–62 HRC | Mjereno na neposrednoj površini nakon Q&T |
| Tvrdoća jezgre (Hrc) | - | 32–36 HRC | Mjereno ~ 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 udar s V-zarezom (20 ° C) | 40–60 J | Srž: ≥ 35 J; Spis: 10–15 J | Žilavost jezgre ostaje visoka; slučaj je teži i manje tvrd |
| Granica zamora pri savijanju pri rotaciji (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1000 MPa | Kaljena površina uvelike poboljšava otpornost na zamor |
| Tlačna čvrstoća | 600–700 MPa | 900–1.100 MPa | Kompresija kućišta ~3× vlačna jezgra; kompresija jezgre ~3× vlačna jezgra |
| Nositi otpor | Umjeren | Izvrstan | Tvrdoća površine od ~60 HRC osigurava visoku otpornost na habanje |
Bilješke:
- Sve vrijednosti su približne i ovise o točnim parametrima obrade (Npr., temperatura kaljenja, ugasiti medij).
- Normalizirana svojstva predstavljaju neugljikovodici, žareno stanje. Vrijednosti karburiziranog kućišta odražavaju tipično plinsko karburiziranje (0.8–1,0 % C slučaj), ulje/gatiranje + temperament (180 ° C) ciklusi.
- Vrijednosti zamora i udarca pretpostavljaju standardne ispitne uzorke; komponente iz stvarnog svijeta mogu varirati zbog zaostalih naprezanja i geometrije.
4. Toplinska obrada i površinsko otvrdnjavanje 8620 Čelik
Uobičajeni ciklusi toplinske obrade
Austeniziranje
- Temperaturni raspon: 825–870 °C, ovisno o veličini odjeljka (viši za deblje dijelove kako bi se osigurala potpuna austenitizacija).
- Zadrži vrijeme: 30– 60 minuta, osiguravajući jednoliku formaciju zrna austenita.
- Razmatranja: Previsoka temperatura ili pretjerano držanje mogu uzrokovati grublje zrna, smanjenje žilavosti.
Gašenje
- Srednji: Ulje srednje viskoznosti (Npr., ISO 32–68) ili sredstva za gašenje na bazi polimera za smanjenje izobličenja, posebno u složenim geometrijama.
- Ciljana tvrdoća jezgre: ~32–36 HRC nakon kaljenja.
Odmrzavanje
- Temperaturni raspon: 160–200 °C za naugljičene dijelove (sačuvati tvrdi slučaj), ili 550–600 °C za zahtjeve kaljenja.
- Zadrži vrijeme: 2– 4 sata, nakon čega slijedi hlađenje zrakom.
- Proizlaziti: Uravnotežuje tvrdoću s žilavošću—kaljenje na višoj temperaturi (550 ° C) daje duktilniju jezgru, ali mekšu površinu.
Postupci naugljičavanja
Pack Carburizing
- Postupak: Zatvaranje dijelova u pakiranja na bazi drvenog ugljena na 900–930 °C 6–24 sata (ovisno o željenoj dubini kućišta), zatim ugasiti.
- Prednosti/protiv: Jeftina oprema, ali promjenjiva uniformnost padeža i veća distorzija.
Naugljičavanje plinom
- Postupak: Peći s kontroliranom atmosferom uvode plinove koji sadrže ugljik (metan, propan) na 920–960 °C; dubina kućišta često 0,8–1,2 mm u 4–8 sati.
- Prednosti: Precizan ugljični potencijal, minimalna distorzija, ponovljive dubine kućišta.
Vakuumsko naugljičavanje (Karburizacija pod niskim pritiskom, LPC)
- Proces: Naugljičenje pod niskim pritiskom, procesni plinovi visoke čistoće na 920–940 °C, nakon čega slijedi brzo gašenje plinom pod visokim tlakom.
- Beneficije: Izvrsna uniformnost kućišta (± 0,1 mm), smanjena oksidacija (“bijeli sloj” minimiziran), i čvrsta kontrola izobličenja, uz veće troškove opreme.
Mikrostrukturne promjene tijekom karburizacije, Gašenje, i Kaljenje
- Karburizirajući: Uvodi ugljični gradijent (površina ~0,85–1,0% C do jezgre ~0,20% C), formirajući sloj austenitnog kućišta.
- Gašenje: Pretvara karburizirano kućište u martenzit (60–62 HRC), dok se jezgra pretvara u a miješani martenzitno kaljeni martenzit ili bainit (ovisno o težini gašenja).
- Odmrzavanje: Smanjuje zaostala naprezanja, pretvara zadržani austenit, i omogućuje taloženje karbida (Fe₃c, Cr-bogati karbidi) za poboljšanje žilavosti.
Idealan ciklus temperamenta (180–200 °C za 2 sate) daje slučaj sa fina distribucija karbida i duktilnu jezgru.
Prednosti kaljenja u odnosu na kaljenje
- Površinska tvrdoća (60–62 HRC) otporan na habanje i udubljenja.
- Jezgra žilavost (32–36 HRC) apsorbira udar i sprječava katastrofalni krti slom.
- Upravljanje zaostalim stresom: Ispravno kaljenje smanjuje naprezanja izazvana kaljenjem, što dovodi do minimalnog izobličenja dijela i dugog vijeka trajanja od zamora.
Kontrola izobličenja i upravljanje zaostalim naprezanjem
- Odabir medija za gašenje: Nafta vs. polimer vs. gašenje plinom—svaki proizvodi različite krivulje hlađenja.
Polimerna sredstva za gašenje (Npr., 5–15% polialkilen glikola) često smanjuju savijanje u odnosu na ulje. - Dizajn učvršćivanja: Ujednačena potpora i minimalno ograničenje tijekom kaljenja smanjuju savijanje ili uvijanje.
- Višestruki koraci kaljenja: Prvo kaljenje na niskoj temperaturi stabilizira martenzit, nakon čega slijedi kaljenje na višoj temperaturi kako bi se dodatno smanjilo zaostalo naprezanje.
5. Otpornost na koroziju i učinak na okoliš
Atmosferska i vodena korozija
Kao a niskolegirani čelik, 8620 pokazuje umjerenu otpornost na koroziju u atmosferskim uvjetima. Međutim, nezaštićene površine može oksidirati (hrđa) unutar nekoliko sati u vlažnom okruženju.
U vodenom ili morskom okruženju, stope korozije se ubrzavaju zbog napada klorida.
Tipična kaljena i kaljena površina (32 Hrc) u 3.5% NaCl na 25 °C pokazuje ravnomjernu koroziju ~0,1–0,3 mm/godišnje.
Stoga, zaštitni premazi (fosfat, boja, ili galvanizirani Zn/Ni) često prethode servisu u korozivnim okruženjima.
Osjetljivost na pucanje od korozije uslijed naprezanja
8620Njegova umjerena žilavost nakon naugljičavanja pomaže u otpornosti pucanje od korozije naprezanja (SCC) bolji od čelika s visokim udjelom ugljika, ali potreban je oprez u okruženjima bogatim kloridima ili kaustičnim okruženjima u kombinaciji s vlačnim naprezanjem.
Testiranje to pokazuje tanki karburizirani dijelovi (< 4 mm) su ranjiviji ako nisu potpuno umjereni. pH-kontrolirani inhibitori i katodna zaštita ublažavaju SCC u kritičnim primjenama.
Zaštitni premazi i površinske obrade
- Premazi za konverziju fosfata: Željezo-fosfat (FePO₄) primijenjen na 60 ° C za 10 minuta daje sloj od 2-5 µm, poboljšava prianjanje boje i početnu otpornost na koroziju.
- Praškasti premaz / Mokro slikanje: Epoksi-poliesterski praškovi stvrdnuti na 180 °C pružaju 50–80 µm zaštite barijere, idealno za vanjsku ili blago korozivnu okolinu.
- Galvanizirano Cink ili nikl: Tanak (< 10 µm) metalni slojevi naneseni nakon luženja kiselinom—cink pruža žrtvenu zaštitu, dok nikal povećava otpornost na habanje i koroziju.
Visokotemperaturna oksidacija i stvaranje kamenca
U neprekidnoj službi iznad 300 ° C, 8620 može stvoriti gusti oksid (mjerilo) slojeva, što dovodi do gubitka težine do 0.05 mm/godina pri 400 ° C.
Dodaci molibdena donekle poboljšavaju otpornost na oksidaciju, ali za dugotrajnu upotrebu na visokim temperaturama (> 500 ° C), poželjne su nehrđajuće legure ili legure na bazi nikla.
6. Zavarljivost i izrada 8620 Čelik
Prethodno zagrijte, Međuprolaz, i PWHT preporuke
- Predgrijavanje: 150–200 °C prije zavarivanja smanjuje toplinske gradijente i usporava hlađenje kako bi se spriječio pojav martenzita u zoni utjecaja topline (Haz).
- Interpass temperatura: Održavajte 150–200 °C za višeprolazne zavare kako biste minimalizirali tvrdoću ZUT-a.
- Toplinska obrada nakon zavarivanja (Pwht): Otpuštanje naprezanja na 550–600 °C tijekom 2–4 sata osigurava žilavost ZUT-a i smanjuje zaostala naprezanja.
Uobičajeni postupci zavarivanja
- Oklopljeno elektrolučno zavarivanje (SMAW): Korištenje elektroda s niskim sadržajem vodika (Npr., E8018-B2) daje vlačnu čvrstoću od 500–550 MPa u metalu šava.
- Plinsko elektrolučno zavarivanje (GMAW/MIG): Punjena jezgrom (ER80S-B2) ili pune žice (ER70S-6) proizvesti visokokvalitetne varove s minimalnim prskanjem.
- Zavarivanje s plinskim volframom (GTAW/TIG): Nudi preciznu kontrolu, posebno za tanke dijelove ili nehrđajuće slojeve.
Odabir metala zavara
Poželjni dodatni metali uključuju 8018 ili 8024 niz (SMAW) i ER71T-1/ER80S-B2 (Odgajan).
Imaju odgovarajuće karakteristike kaljivosti i kaljenja, osiguravajući da zavar i ZUT ne postanu krti nakon PWHT.
7. Prijave i slučajevi uporabe u industriji
Automobilske komponente
- Zupčanici i zupčanici: Karburizirano kućište (0.8–1,2 mm dubine) s popuštanjem bez naprezanja jezgre površinska otpornost na trošenje i amortizacija jezgre—idealno za prijenose.
- Upravljačka vratila i rukavci: Iskoristite visoku izdržljivost i žilavost, osiguranje sigurnosti u sustavima upravljanja.
Teški strojevi i građevinska oprema
- Osovine i čahure gusjenica: Visoka površinska tvrdoća (> 60 Hrc) bori se protiv abrazivnog trošenja u teškim uvjetima.
- Igle za žlice i igle za šarke: Žilavost jezgre sprječava katastrofalni kvar pod velikim udarnim opterećenjima.
Alati za bušenje nafte i plina
- Obujmice svrdla i podvodnici: Zahtijevaju otpornost na zamor rotirajućim savijanjem; 8620Karburizirana površina smanjuje trošenje u okruženjima isplake za bušenje.
- Spojnice i navojne veze: Iskoristite prednosti premaza otpornih na koroziju i navoja otvrdnutih cementom za rad pod visokim pritiskom.
Ležajevi, Jarboli za viličar, i Pivoti
- Trke ležajeva: Karburizirano 8620 otporan je na udubljenje i pucanje u uvjetima visokog broja okretaja.
- Klizni blokovi jarbola: Visoka duktilnost jezgre apsorbira udarce, dok otvrdnute površine smanjuju nagrizanje.
8. Usporedbe s drugim legurama za pougljičenje
Kod specifikacije čelika za pougljičavanje, inženjeri često procjenjuju više legura kako bi uravnotežili koštati, mehanički izvedba, dubina tvrdoće, i žilavost.
Ispod, uspoređujemo 8620 legirani čelik—jedan od najčešće korištenih razreda za kaljenje—s tri uobičajene alternative: 9310, 4140, i 4320.
| Kriterij | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Sadržaj legure | Umjereni Ni/Cr/Mo | Visok Ni (1.65–2,00%), viši pon | Cr/Mo, ne 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 (kaljenje do ~40 HRC) | ~ 1,5–2,0 mm |
| Jezgra žilavost (Q&T) | UTS 850–950 MPa; Charpy 35–50 J | UTS 950–1050 MPa; Charpy 30–45 J | UTS 1000–1100 MPa; Charpy 25–40 J | UTS 900–1.000 MPa; Charpy 40–60 J |
| Površinska tvrdoća (Hrc) | 60–62 HRC (karburiziran) | 62–64 HRC (karburiziran) | 40–45 HRC (prolazno kaljenje) | 60–62 HRC (karburiziran) |
Obradivost (Normalizirano) |
~ 60–65% od 1212 | ~ 50–60% od 1212 | ~ 40–45% od 1212 | ~ 55–60% od 1212 |
| Kontrola izobličenja | Umjeren, polyquench kaljenje preporučeno | Dobar s LPC ili gasom za gašenje | Veća distorzija u velikim dijelovima | Bolje od 8620 u velikim zavarima |
| Koštati (Osnova sirovina) | Osnovna cijena | +15–25% više 8620 | Slično kao 8620 | +5–10% više 8620 |
| Tipični slučajevi upotrebe | Automobilski zupčanici, osovine, opći dijelovi | Zrakoplovni zupčanici, zupčanici vjetroturbine | Radilice, umiroviti, dijelovi teških strojeva | Oprema za naftna polja, veliki zavareni dijelovi |
Odabir prave legure
Prilikom izbora između ovih legura za pougljičenje, razmotriti:
Zahtjevi za dubinu kućišta:
- Ako duboki slučajevi (> 3 mm) bitni su, 9310 ili LPC-obrađeno 8620 postati kandidati.
- Za umjerenu dubinu kućišta (1.5–2,0 mm), 8620 ili 4320 su ekonomičniji.
Snaga i žilavost jezgre:
- 8620 zadovoljava većinu umjerenih potreba s UTS ~ 900 MPa u jezgri.
- 9310 ili 4320 nude povećanu žilavost u velikim presjecima ili zavarenim sklopovima.
Prohodno otvrdnjavanje vs. Stvrdnjavanje kućišta:
- Kada je a uniforma HRC 40–45 je dovoljan, 4140 često je isplativije, eliminiranje koraka karburizacije.
- Ako nositi otpor na radnim površinama je kritično, 8620/9310/4320 pružaju vrhunsku tvrdoću površine.
Trošak i dostupnost:
- U automobilskim aplikacijama velike količine, čelik 8620 dominira zbog svoje cijena-učinak ravnoteža.
- 9310 je opravdano u zrakoplovstvo i obrana gdje performanse zamjenjuju troškove sirovina.
Zavarljivost i potrebe izrade:
- 4320’s stroža kontrola nečistoća čini ga poželjnijim u velike zavarene konstrukcije.
- 8620 je lakše zavariti nego 9310, što zahtijeva strože kontrole predgrijavanja i međuprolazne kontrole zbog veće prokaljivosti.
9. Zaključak
8620 legirani čelik i dalje je među najsvestranije kaljenje dostupni čelici.
Od svoje uravnoteženosti ugljik, višelegirana kemija na svoju dokazanu učinkovitost u karburiziran, ugasio, i temperirana stanje,
8620 ispunjava stroge zahtjeve moderne industrije—automobilske, zrakoplovstvo, teški stroj, nafta i plin, i šire.
Razumijevanjem metalurgije legiranog čelika 8620, mehaničko ponašanje, parametri obrade, i tehnologije u razvoju,
Inženjeri mogu pouzdano specificirati i dizajnirati komponente visokih performansi koje zadovoljavaju današnje zahtjeve koji se razvijaju—i predviđaju izazove sutrašnjice.
DEZE nudi visoku kvalitetu 8620 Komponente od legiranog čelika
Na OVAJ, specijalizirani smo za proizvodnju precizno konstruiranih komponenti izrađenih od čelik, pouzdan materijal poznat po svojoj iznimnoj kombinaciji površinske tvrdoće i žilavosti jezgre.
Zahvaljujući izvrsnom mogućnosti karburizacije, naše 8620 dijelovi isporučuju izvanredno nositi otpor, Snaga umora, i dimenzionalna stabilnost, čak i u zahtjevnim mehaničkim primjenama.
Naši napredni postupci toplinske obrade, strogi kontrola kvalitete, i mogućnosti strojne obrade u kući osigurati da svaka komponenta zadovoljava najviše industrijske standarde.
Bilo da tražite izvor za automobilski, zrakoplovstvo, teški stroj, ili industrijski pogonski sustavi.
Zašto odabrati DEZE 8620 Dijelovi od legiranog čelika?
- Vrhunsko otvrdnjavanje do 60–62 HRC
- Izvrsna žilavost i otpornost na zamor
- Dostupna je strojna obrada po narudžbi i površinski tretmani
- Potpuno u skladu s Astm, SAE, i AMS standardima
- OEM i podrška za masovnu proizvodnju
Iz zupčanici i vratila do bregaste osovine i specijalni mehanički dijelovi, OVAJ pruža pouzdano, rješenja visokih performansi prilagođena vašim potrebama.
Kontaktirajte nas danas da saznate više ili zatražite ponudu.
FAQ – 8620 Čelik
Zašto je 8620 čelik pogodan za karburizaciju?
8620 ima relativno nizak sadržaj ugljika u jezgri (približno. 0.2%), koji održava duktilnost, dok njegovi legirajući elementi omogućuju duboko cementiranje do 60–62 HRC.
To ga čini idealnim za površinsku otpornost na trošenje bez žrtvovanja čvrstoće jezgre.
Na što se obično primjenjuju toplinske obrade 8620 čelik?
Tipični tretmani uključuju karburizaciju, nakon čega slijedi gašenje i kaljenje. Ovaj proces stvrdnjava površinski sloj dok ostaje mekši, duktilnija jezgra.
Normaliziranje i žarenje također se mogu koristiti prije naugljičavanja za poboljšanu obradivost ili pročišćavanje zrna.7.
Je 8620 lako se obrađuju i zavaruju?
U žarenom stanju, 8620 pokazuje dobru obradivost. Međutim, obrada nakon naugljičavanja treba biti ograničena kako bi se izbjeglo trošenje alata.
Može se zavarivati u žarenom ili normaliziranom stanju, ali zahtijeva prethodno zagrijavanje i smanjenje naprezanja nakon zavarivanja kako bi se spriječilo pucanje.
Što standardi pokrivaju 8620 čelik?
Uobičajene specifikacije za 8620 uključivati:
- ASTM A29 / A29M – Opći zahtjevi
- SAE J404 – Kemijski sastav
- AMS 6274 / AMS 6276 – Ocjene kvalitete u zrakoplovstvu
