1. Perkenalan
Selama abad yang lalu, 8620 baja paduan telah mendapatkan reputasi sebagai pekerja keras di industri yang membutuhkan Kasus-Kerajaan, Komponen Tinggi-Tinggi—Dari roda gigi otomotif hingga poros mesin berat.
Pertama kali dikembangkan di pertengahan abad ke-20, 8620 jatuh di bawah SAE J403 Sistem Nomenklatur (sering diparalelkan oleh ASTM A681 atau Klasifikasi AISI) sebagai a Low-alloy, kelas karburasi baja.
Kimia yang seimbang - kandungan karbon yang moderat ditambah dengan nikel, kromium,
dan Molybdenum - mengakhiri Carburizing Case Deep dan siklus pendinginan/temper berikutnya yang menghasilkan a kasus eksternal yang keras di atas a Dukes, Inti yang sulit.
Akibatnya, Aisi 8620 Baja muncul dalam aplikasi yang menuntut Pakai ketahanan di permukaan tanpa mengorbankan Dampak ketahanan secara internal.
Artikel ini mengeksplorasi 8620 dari beberapa tempat yang menguntungkan - logam, mekanis, pengolahan, dan ekonomi - untuk memberikan teliti, profesional, dan sumber daya yang kredibel.
2. Komposisi Kimia dari 8620 Baja paduan
| Elemen | Kisaran khas (wt %) | Peran / Memengaruhi |
|---|---|---|
| Karbon (C) | 0.18 - - 0.23 | - Memberikan Hardenability Setelah Carburizing - membentuk case martensit selama pendinginan - Karbon inti rendah memastikan sulit, inti ulet |
| Mangan (M N) | 0.60 - - 0.90 | - bertindak sebagai deoxidizer selama peleburan - mempromosikan pembentukan austenit, meningkatkan hardenability - meningkatkan kekuatan dan ketangguhan tarik |
| Silikon (Dan) | 0.15 - - 0.35 | - berfungsi sebagai pengubah deoxidizer dan sulfur - Meningkatkan kekuatan dan kekerasan - Meningkatkan respons tempering |
| Nikel (Di dalam) | 0.40 - - 0.70 | - Meningkatkan ketangguhan inti dan resistensi dampak - memperdalam keras kemampuan untuk martensit inti yang seragam - sedikit meningkatkan resistensi korosi |
Kromium (Cr) |
0.40 - - 0.60 | - Mempromosikan hardenability dan resistensi keausan dalam kasus ini - membentuk karbida paduan yang meningkatkan kekerasan permukaan - berkontribusi pada stabilitas tempering |
| Molybdenum (Mo) | 0.15 - - 0.25 | - Meningkatkan keras dan kedalaman kekerasan -Meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan ketahanan creep - Memperbaiki ukuran gandum |
| Tembaga (Cu) | ≤ 0.25 | - bertindak sebagai pengotor - Sedikit meningkatkan resistensi korosi - Efek minimal pada hardenability atau sifat mekanik |
| Fosfor (P) | ≤ 0.030 | - kenajisan yang meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi ketangguhan - Tetap rendah untuk menghindari kerapuhan di inti |
| Sulfur (S) | ≤ 0.040 | - kenajisan yang meningkatkan kemampuan mesin dengan membentuk sulfida mangan - S yang berlebihan dapat menyebabkan kependekan panas; dikendalikan untuk mempertahankan keuletan |
| Besi (Fe) | Keseimbangan | - Elemen matriks dasar - Membawa semua penambahan paduan dan menentukan kepadatan dan modulus keseluruhan |
3. Sifat fisik dan mekanik 8620 Baja paduan
Di bawah ini adalah tabel yang merangkum sifat fisik dan mekanik utama 8620 baja paduan dalam dinormalisasi (inti) dan case-hardened (karburasi + padam + marah) kondisi:
| Milik | Dinormalisasi (Inti) | Kasus karburasi | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kepadatan (R) | 7.85 g/cm³ | 7.85 g/cm³ | Kepadatan dasar yang sama di semua kondisi |
| Konduktivitas termal (20 ° C.) | 37–43 w/m · k | 37–43 w/m · k | Khas untuk baja paduan rendah |
| Panas spesifik (cₚ) | 460 J/kg · k | 460 J/kg · k | Nilai berubah dengan diabaikan setelah perlakuan panas |
| Modulus elastis (E) | 205–210 IPK | 205–210 IPK | Tetap pada dasarnya konstan |
| Koefisien ekspansi termal (20–100 ° C.) | 12.0–12.5 × 10⁻⁶ /° C | 12.0–12.5 × 10⁻⁶ /° C | Tidak terpengaruh oleh perawatan permukaan |
Kekuatan tarik (Uts) |
550–650 MPa | 850–950 MPa | Inti (dinormalisasi) vs.. kasus (permukaan) setelah karburisasi + memuaskan + melunakkan |
| Kekuatan luluh (0.2% mengimbangi) | 350–450 MPa | 580–670 MPa | Hasil inti dalam kondisi dinormalisasi; hasil kasus setelah q&T |
| Pemanjangan (di dalam 50 MM Gage) | 15–18% | 12–15% | Core mempertahankan keuletan yang lebih tinggi; case sedikit lebih rendah tetapi masih ulet di sekitar lapisan yang dikeraskan |
| Kekerasan (HB) | 190–230 HB | - - | Kekerasan yang dinormalisasi sebelum karburisasi |
| Kekerasan Permukaan Kasus (HRC) | - - | 60–62 HRC | Diukur pada permukaan langsung setelah q&T |
| Kekerasan inti (HRC) | - - | 32–36 HRC | Diukur ~ 5–10 mm di bawah permukaan setelah q&T |
Kedalaman kasus yang efektif |
- - | 1.5–2.0 mm (50 HRC) | Kedalaman di mana kekerasan jatuh ke ~ 50 HRC |
| Dampak Charpy V-Notch (20 ° C.) | 40–60 j | Inti: ≥ 35 J; Kasus: 10–15 j | Ketangguhan inti tetap tinggi; kasus lebih sulit dan kurang sulit |
| Batas kelelahan lentur berputar (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1.000 MPa | Permukaan yang dikeraskan dengan case sangat meningkatkan ketahanan kelelahan |
| Kekuatan tekan | 600–700 MPa | 900–1.100 MPa | Kompresi kasus ~ 3 × inti tarik; Kompresi Inti ~ 3 × Tarik Inti |
| Pakai ketahanan | Sedang | Bagus sekali | Kekerasan Permukaan ~ 60 HRC memberikan ketahanan aus yang tinggi |
Catatan:
- Semua nilai adalah perkiraan dan bergantung pada parameter pemrosesan yang tepat (MISALNYA., suhu tempering, Medium pendinginan).
- Properti dinormalisasi mewakili yang tidak dikarahkan, Negara yang dianil. Nilai kasus karburasi mencerminkan pembawa gas yang khas (0.8–1.0 % Casing c), Minyak/Quench + melunakkan (180 ° C.) siklus.
- Nilai kelelahan dan dampak mengasumsikan spesimen uji standar; Komponen dunia nyata dapat bervariasi karena tegangan residual dan geometri.
4. Perlakuan panas dan pengerasan permukaan 8620 Baja paduan
Siklus Perlakuan Panas Umum
Austenitizing
- Kisaran suhu: 825–870 ° C., tergantung pada ukuran bagian (lebih tinggi untuk bagian yang lebih tebal untuk memastikan austenitisasi penuh).
- Tahan waktu: 30–60 menit, memastikan pembentukan biji austenit yang seragam.
- Pertimbangan: Suhu yang terlalu tinggi atau penahanan berlebih dapat menyebabkan gandum kasar, mengurangi ketangguhan.
Pendinginan
- Sedang: Minyak viskositas sedang (MISALNYA., ISO 32–68) atau quenchant berbasis polimer untuk mengurangi distorsi, Terutama di geometri kompleks.
- Kekerasan inti target: ~ 32–36 HRC setelah tempering.
Tempering
- Kisaran suhu: 160–200 ° C untuk bagian karburasi (untuk melestarikan hard case), atau 550-600 ° C untuk persyaratan yang lebih sulit.
- Tahan waktu: 2–4 jam, diikuti dengan pendingin udara.
- Hasil: Menyeimbangkan kekerasan dengan ketangguhan - temper yang lebih tinggi (550 ° C.) menghasilkan inti yang lebih ulet tetapi permukaan yang lebih lembut.
Prosedur Carburizing
Kemas karburasi
- Prosedur: Membungkus bagian dalam paket berbasis arang pada 900-930 ° C selama 6-24 jam (tergantung pada kedalaman kasus yang diinginkan), lalu pendinginan.
- Pro/kontra: Peralatan berbiaya rendah, tetapi keseragaman kasus variabel dan distorsi yang lebih besar.
Gas Carburizing
- Prosedur: Tungku atmosfer terkontrol memperkenalkan gas yang mengandung karbon (metana, propana) pada 920–960 ° C.; kedalaman kasus sering 0,8-1,2 mm dalam 4-8 jam.
- Keuntungan: Potensi karbon yang tepat, Distorsi minimal, kedalaman kasus yang dapat diulang.
Vakum Carburizing (Karburisasi bertekanan rendah, LPC)
- Proses: Carburizing di bawah tekanan rendah, Gas proses kemurnian tinggi pada 920–940 ° C, diikuti oleh pendinginan gas bertekanan tinggi yang cepat.
- Manfaat: Keseragaman kasus yang sangat baik (± 0,1 mm), Mengurangi oksidasi ("Lapisan putih" meminimalkan), dan kontrol distorsi ketat, dengan biaya peralatan yang lebih tinggi.
Perubahan mikrostruktur selama karburasi, Pendinginan, dan tempering
- Carburizing: Memperkenalkan gradien karbon (Permukaan ~ 0,85-1,0% C turun ke inti ~ 0,20% c), membentuk lapisan kasus austenitik.
- Pendinginan: Mengubah casing casburized menjadi martensit (60–62 HRC), Sementara inti dikonversi ke a martensit atau bainit martensit campuran (tergantung pada keparahan pendinginan).
- Tempering: Mengurangi tekanan residual, orang yang bertobat dipertahankan austenite, dan memungkinkan presipitasi karbida (Fe₃c, Karbida yang kaya CR) untuk meningkatkan ketangguhan.
Siklus temperamen yang ideal (180–200 ° C untuk 2 jam) menghasilkan kasus dengan distribusi karbida halus dan inti ulet.
Keuntungan dari pengerasan case versus melalui hardening
- Kekerasan Permukaan (60–62 HRC) menahan pakaian dan pitting.
- Ketangguhan inti (32–36 HRC) menyerap dampak dan mencegah kegagalan rapuh bencana.
- Manajemen stres residual: Tempering yang tepat mengurangi tekanan yang diinduksi quench, mengarah ke distorsi bagian minimal dan kehidupan kelelahan tinggi.
Kontrol distorsi dan manajemen stres residual
- Pilihan Medium Quench: Minyak vs.. polimer vs.. Quench Gas - Hubungan menghasilkan kurva pendingin yang berbeda.
Quenchants polimer (MISALNYA., 5–15% polyalkylene glycol) sering mengurangi warping relatif terhadap minyak. - Desain Fixture: Dukungan seragam dan pengekangan minimal selama pendinginan mengurangi lentur atau memutar.
- Beberapa langkah tempering: Temperamen suhu rendah pertama menstabilkan martensit, diikuti oleh temperamen suhu yang lebih tinggi untuk mengurangi stres residual lebih lanjut.
5. Resistensi korosi dan kinerja lingkungan
Korosi atmosfer dan berair
Sebagai a Baja Alloy Rendah, 8620 menunjukkan resistensi korosi sedang dalam kondisi atmosfer. Namun, Permukaan yang tidak dilindungi dapat mengoksidasi (karat) dalam beberapa jam di lingkungan yang lembab.
Di lingkungan berair atau laut, Tingkat korosi semakin cepat karena serangan klorida.
Permukaan yang khas dan marah (32 HRC) di dalam 3.5% NaCl at 25 ° C menunjukkan ~ 0,1-0,3 mm/tahun korosi seragam.
Akibatnya, pelapis pelindung (fosfat, cat, atau zn/ni terselektroplated) sering mendahului layanan dalam pengaturan korosif.
Kerentanan retak korosi stres
8620Ketangguhan moderat pasca-karburasi membantu melawan retak korosi stres (SCC) lebih baik dari baja karbon tinggi, Tetapi kehati-hatian diperlukan di lingkungan yang kaya klorida atau kaustik yang dikombinasikan dengan stres tarik.
Pengujian menunjukkan itu bagian tipis karburasi (< 4 mm) lebih rentan jika tidak sepenuhnya marah. Inhibitor yang dikendalikan pH dan perlindungan katodik mengurangi SCC dalam aplikasi kritis.
Pelapis pelindung dan perawatan permukaan
- Pelapis konversi fosfat: Besi-fosfat (Bepo) diterapkan di 60 ° C untuk 10 Menit menghasilkan lapisan 2–5 μm, Meningkatkan adhesi cat dan resistensi korosi awal.
- Lapisan bubuk / Lukisan basah: Bubuk Epoxy-Polyester sembuh di 180 ° C menyediakan 50–80 μm perlindungan penghalang, Ideal untuk lingkungan luar atau sedikit korosif.
- Terselektroplated Seng atau nikel: Tipis (< 10 µm) Lapisan logam diterapkan setelah acar acid - seng memberikan perlindungan pengorbanan, Sedangkan nikel meningkatkan ketahanan aus dan korosi.
Oksidasi dan penskalaan suhu tinggi
Dalam layanan berkelanjutan di atas 300 ° C., 8620 bisa membentuk oksida tebal (skala) lapisan, menyebabkan penurunan berat badan hingga 0.05 mm/tahun di 400 ° C..
Penambahan molibdenum agak meningkatkan resistensi oksidasi, tetapi untuk penggunaan suhu tinggi yang berkepanjangan (> 500 ° C.), paduan stainless atau nikel lebih disukai.
6. Las dan fabrikasi 8620 Baja paduan
Memanaskan lebih dulu, Interpass, dan rekomendasi PWHT
- Pemanasan awal: 150–200 ° C sebelum pengelasan mengurangi gradien termal dan memperlambat pendinginan untuk mencegah martensit di zona yang terkena dampak panas (Haz).
- Suhu interpass: Pertahankan 150–200 ° C untuk lasan multi-pass untuk meminimalkan kekerasan HAZ.
- Perlakuan panas pasca-keluhan (PWHT): Temperi stres-relief pada 550-600 ° C selama 2-4 jam memastikan ketangguhan haz dan mengurangi tekanan residu.
Proses pengelasan umum
- Pengelasan busur logam terlindung (SMAW): Menggunakan elektroda hidrogen rendah (MISALNYA., E8018-B2) menghasilkan kekuatan tarik 500–550 MPa dalam logam las.
- Pengelasan busur logam gas (Gmaw/mig): Fluks-cored (ER80S-B2) atau kabel solid (ER70S-6) menghasilkan lasan berkualitas tinggi dengan percikan minimal.
- Gas Tungsten Arc Welding (GTAW / Turn): Menawarkan kontrol yang tepat, terutama untuk bagian tipis atau overlay stainless.
Pemilihan logam las
Logam pengisi yang disukai termasuk 8018 atau 8024 seri (SMAW) Dan ER71T-1/ER80S-B2 (Gawn).
Ini memiliki karakteristik yang cocok dengan keras dan temper, memastikan las dan haz tidak menjadi rapuh setelah pwht.
7. Aplikasi dan kasus penggunaan industri
Komponen Otomotif
- Roda gigi dan pinion: Kasus karburasi (0.8–1.2 mm kedalaman) dengan hasil inti stres yang dihapus Resistensi keausan permukaan Dan Penyerapan guncangan inti—Dise untuk transmisi.
- Poros kemudi dan jurnal: Mendapat manfaat dari kehidupan dan ketangguhan kelelahan tinggi, memastikan keamanan dalam sistem kemudi.
Mesin berat dan peralatan konstruksi
- Lacak poros roller dan busing: Kekerasan Permukaan Tinggi (> 60 HRC) memerangi keausan abrasif dalam kondisi yang keras.
- Pin ember dan pin engsel: Ketangguhan inti mencegah kegagalan bencana di bawah beban berdampak tinggi.
Alat pengeboran minyak dan gas
- Bor kerah dan kapal selam: Membutuhkan resistensi kelelahan lentur yang berputar; 8620Permukaan karburasi mengurangi keausan di lingkungan lumpur pengeboran.
- Kopling dan koneksi berulir: Manfaat dari pelapis tahan korosi dan benang yang dikeraskan untuk layanan bertekanan tinggi.
Bantalan, Tiang forklift, dan pivot
- Balapan bantalan: Karburasi 8620 menolak lubang dan spalling dalam kondisi RPM tinggi.
- Blok geser tiang: Daktilitas inti tinggi menyerap guncangan, sementara permukaan yang mengeras mengurangi empedu.
8. Perbandingan dengan paduan karburasi lainnya
Saat menentukan baja tingkat karburasi, insinyur sering mengevaluasi beberapa paduan untuk menyeimbangkan biaya, kinerja mekanis, Kedalaman kekerasan, Dan kekerasan.
Di bawah, kami membandingkan 8620 Baja paduan-salah satu dari nilai hardening kasus yang paling banyak digunakan-dengan tiga alternatif umum: 9310, 4140, Dan 4320.
| Kriteria | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Konten paduan | Moderat oleh/cr/mo | Ni tinggi (1.65–2.00%), mo lebih tinggi | Cr/mo, Tidak ada ni, c | Mirip dengan 8620, Kontrol S/P yang lebih ketat |
| Kedalaman kasus (ke 50 HRC) | ~ 1,5–2.0 mm | ~ 3–4 mm | N/a (melalui hardening hingga ~ 40 hrc) | ~ 1,5–2.0 mm |
| Ketangguhan inti (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 |
| Kekerasan Permukaan (HRC) | 60–62 HRC (karburasi) | 62–64 HRC (karburasi) | 40–45 HRC (melalui hardening) | 60–62 HRC (karburasi) |
Kemampuan mesin (Dinormalisasi) |
~ 60–65% dari 1212 | ~ 50–60% dari 1212 | ~ 40–45% dari 1212 | ~ 55–60% dari 1212 |
| Kontrol Distorsi | Sedang, Direkomendasikan Polyquench Quench | Bagus dengan LPC atau pendinginan gas | Distorsi yang lebih tinggi di bagian besar | Lebih baik dari 8620 dalam lasan besar |
| Biaya (Basis bahan baku) | Harga Dasar | +15–25% lebih 8620 | Mirip dengan 8620 | +5–10% lebih 8620 |
| Kasus Penggunaan Khas | Roda gigi otomotif, poros, Bagian Umum | Roda gigi kedirgantaraan, pinion turbin angin | Poros engkol, mati, bagian mesin berat | Peralatan ladang minyak, bagian yang dilas besar |
Memilih paduan yang tepat
Saat memilih antara paduan karburasi ini, mempertimbangkan:
Persyaratan kedalaman kasus:
- Jika kasus yang dalam (> 3 mm) sangat penting, 9310 atau Diproses LPC 8620 menjadi kandidat.
- Untuk kedalaman kasus sedang (1.5–2.0 mm), 8620 atau 4320 lebih ekonomis.
Kekuatan dan ketangguhan inti:
- 8620 memenuhi sebagian besar kebutuhan tugas sedang dengan UTS ~ 900 MPA di Inti.
- 9310 atau 4320 menawarkan ketangguhan yang ditingkatkan di bagian besar atau rakitan yang dilas.
Melalui hardening vs.. Pengerasan kasus:
- Ketika a Seragam HRC 40–45 sudah cukup, 4140 seringkali lebih hemat biaya, Menghilangkan langkah -langkah karburisasi.
- Jika Pakai ketahanan pada permukaan yang bekerja sangat penting, 8620/9310/4320 memberikan kekerasan permukaan yang unggul.
Biaya dan ketersediaan:
- Dalam aplikasi otomotif volume tinggi, baja paduan 8620 mendominasi karena itu Biaya-ke-kinerja keseimbangan.
- 9310 dibenarkan Aerospace Dan pertahanan dimana kinerja menggantikan biaya bahan baku.
Kebutuhan las dan fabrikasi:
- 4320'S Kontrol pengotor yang lebih ketat membuatnya lebih disukai struktur las besar.
- 8620 lebih mudah dilas daripada 9310, yang membutuhkan kontrol pemanasan awal dan interpass yang lebih ketat karena hardenability yang lebih tinggi.
9. Kesimpulan
8620 baja paduan terus peringkat di antara Paling Keras Kasus Serbaguna baja tersedia.
Dari seimbang rendah karbon, Kimia Multi-Alloyed untuk kinerjanya yang terbukti karburasi, padam, dan marah kondisi,
8620 Memenuhi persyaratan yang tepat dari industri modern - otomotif, Aerospace, mesin berat, minyak dan gas, dan di luar.
Dengan memahami metalurgi Alloy Steel 8620, perilaku mekanis, Parameter pemrosesan, dan teknologi yang berkembang,
Insinyur dapat dengan percaya diri menentukan dan merancang komponen kinerja tinggi yang memenuhi tuntutan yang berkembang saat ini-dan mengantisipasi tantangan masa depan.
Deze menawarkan berkualitas tinggi 8620 Komponen baja paduan
Pada INI, Kami berspesialisasi dalam memproduksi komponen rekayasa presisi yang dibuat dari baja paduan, bahan tepercaya yang dikenal dengan kombinasi luar biasa tentang kekerasan permukaan dan ketangguhan inti.
Berkat ini luar biasa kemampuan karburasi, kita 8620 Bagian memberikan yang luar biasa Pakai ketahanan, kekuatan kelelahan, Dan stabilitas dimensi, bahkan dalam menuntut aplikasi mekanis.
Advanced kami Proses Perlakuan Panas, ketat kontrol kualitas, Dan kemampuan pemesinan in-house Pastikan setiap komponen memenuhi standar industri tertinggi.
Apakah Anda mencari untuk Otomotif, Aerospace, mesin berat, atau Sistem Drivetrain Industri.
Mengapa Memilih Deze 8620 Bagian baja paduan?
- Kasus unggul mengeras hingga 60–62 HRC
- Ketangguhan yang sangat baik dan ketahanan kelelahan
- Pemesinan khusus dan perawatan permukaan tersedia
- Sepenuhnya sesuai dengan Astm, Sae, dan standar AMS
- Dukungan produksi OEM dan volume
Dari persneling dan poros ke camshafts dan bagian mekanik khusus, INI memberikan dapat diandalkan, Solusi berkinerja tinggi yang disesuaikan dengan kebutuhan Anda.
Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut atau meminta penawaran.
FAQ - 8620 Baja paduan
Kenapa demikian 8620 Baja cocok untuk karburasi?
8620 memiliki kandungan karbon yang relatif rendah di inti (kira -kira. 0.2%), yang mempertahankan daktilitas, sedangkan elemen paduannya memungkinkan pengerasan kasus yang dalam hingga 60-62 HRC.
Ini membuatnya ideal untuk ketahanan aus permukaan tanpa mengorbankan kekuatan inti.
Perawatan panas apa yang biasanya diterapkan 8620 baja paduan?
Perawatan yang khas termasuk karburisasi, diikuti dengan pendinginan dan temper. Proses ini mengeraskan lapisan permukaan sambil mempertahankan lebih lembut, Inti yang lebih ulet.
Normalisasi dan anil juga dapat digunakan sebelum karburisasi untuk peningkatan machinability atau penyempurnaan biji -bijian.7.
Adalah 8620 mudah untuk mesin dan las?
Dalam kondisi anil, 8620 menunjukkan kemampuan mesin yang baik. Namun, Pemesinan pasca-karburasi harus dibatasi untuk menghindari keausan pahat.
Itu dapat dilas dalam keadaan anil atau dinormalisasi tetapi membutuhkan pemanasan awal dan pembebasan stres pasca-keluhan untuk mencegah retak.
Standar apa yang mencakup 8620 baja paduan?
Spesifikasi umum untuk 8620 termasuk:
- ASTM A29 / A29m - Ketentuan Umum
- SAE J404 - Komposisi Kimia
- AMS 6274 / AMS 6276 - Nilai Kualitas Aerospace
