1. 導入
過去1世紀にわたって, 8620 合金鋼 業界の主力としての評判を獲得しています ケースハーディング, 高タフネスコンポーネント - 自動車用品から重機のシャフトまで.
20世紀半ばに最初に開発されました, 8620 の下にあります SAE J403 命名法システム (多くの場合、平行しています ASTM A681 または AISI分類) として 低合金, 浸炭グレード 鋼鉄.
そのバランスの取れた化学 - ニッケルによって増強された炭素含有量, クロム,
およびモリブデン - enables ディープケースの浸炭 そして、その後のクエンチ/抑制サイクルを生成します ハードな外部ケース 上にa 延性のある, タフなコア.
その結果, AISI 8620 スチールは、要求するアプリケーションに表示されます 耐摩耗性 犠牲にならずに表面に 影響の回復力 内部的に.
この記事で説明します 8620 複数の見晴らしの良い場所から - 金属, 機械的, 処理, そして経済的 - 徹底的なものを提供する, プロ, 信頼できるリソース.
2. の化学組成 8620 合金鋼
| 要素 | 典型的な範囲 (wt %) | 役割 / 効果 |
|---|---|---|
| 炭素 (C) | 0.18 – 0.23 | - 浸炭後の硬化性を提供します - クエンチ中にマルテンサイトケースを形成します - 低コア炭素は困難を保証します, 延性コア |
| マンガン (ん) | 0.60 – 0.90 | - 融解中にデオキシ酸剤として機能します - オーステナイト層を促進します, 硬化性の向上 - 引張強度と靭性を高めます |
| シリコン (そして) | 0.15 – 0.35 | - デオキシジ剤および硫黄修飾子として機能します - 強度と硬度を高めます - 焼き戻し応答を改善します |
| ニッケル (で) | 0.40 – 0.70 | - コアの靭性と耐衝撃性を高めます - 均一なコアマルテンサイトの硬化性を深める - 耐食性をわずかに改善します |
クロム (Cr) |
0.40 – 0.60 | - ケースでは、硬化性と耐摩耗性を促進します - 表面の硬さを高める合金炭化物を形成します - 抑制安定性に貢献します |
| モリブデン (モー) | 0.15 – 0.25 | - 硬度と硬度の深さを高めます - 高温強度とクリープ抵抗を改善します - 穀物サイズを洗練します |
| 銅 (銅) | ≤ 0.25 | - 不純物として機能します - 腐食抵抗をわずかに改善します - 硬化性または機械的特性に対する最小限の影響 |
| リン (P) | ≤ 0.030 | - 強度を高めるが、靭性を低下させる不純物 - コアの脆弱性を避けるために低く保たれます |
| 硫黄 (S) | ≤ 0.040 | - マンガン硫化物を形成することにより機密性を向上させる不純物 - 過度のSは高温の短さを引き起こす可能性があります; 延性を維持するために制御されます |
| 鉄 (鉄) | バランス | - ベースマトリックス要素 - すべての合金の追加を搭載し、全体的な密度と弾性率を決定します |
3. の物理的および機械的特性 8620 合金鋼
以下は、の重要な物理的および機械的特性を要約するテーブルです 8620 正規化された合金鋼 (コア) ケースハーディング (炭化 + 焼き入れされた + 気性) 条件:
| 財産 | 正規化された (コア) | 浸炭ケース | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| 密度 (r) | 7.85 g/cm3 | 7.85 g/cm3 | すべての条件で同じ基本密度 |
| 熱伝導率 (20 ℃) | 37–43 w/m・k | 37–43 w/m・k | 低合金鋼の典型 |
| 比熱 (cₚ) | 460 J/kg・K | 460 J/kg・K | 値は、熱処理後に無視できるほど変化します |
| 弾性率 (E) | 205–210 GPA | 205–210 GPA | 本質的に一定のままです |
| 熱膨張係数 (20–100°C) | 12.0–12.5×10⁻⁶ /°C | 12.0–12.5×10⁻⁶ /°C | 表面処理の影響を受けません |
抗張力 (UTS) |
550–650 MPa | 850–950 MPa | コア (正規化) 対. 場合 (表面) 炭化後 + クエンチ + 気性 |
| 降伏強さ (0.2% オフセット) | 350–450 MPa | 580–670 MPa | 正規化された条件でのコア収量; qの後の症例収量&T |
| 伸長 (で 50 mmゲージ) | 15–18％ | 12–15％ | コアはより高い延性を保持します; ケースはわずかに低くなりますが、硬化した層の周りでまだ延性があります |
| 硬度 (HB) | 190–230 HB | - | 浸炭前の正規化された硬度 |
| ケース表面の硬度 (HRC) | - | 60–62 HRC | qの後に即時表面で測定されます&T |
| コアの硬度 (HRC) | - | 32–36 HRC | qの後に表面の下で〜5〜10 mm測定しました&T |
効果的なケースの深さ |
- | 1.5–2.0 mm (50 HRC) | 硬度が〜に落ちる深さ 50 HRC |
| Charpy V-Notch Impact (20 ℃) | 40–60J。 | コア: ≥ 35 J; 場合: 10–15 j | コアの靭性は高いままです; ケースは難しく、難しいです |
| 回転曲げ疲労限界 (r = –1) | 〜450〜500 MPa | 〜900〜1,000 MPa | ケースが硬化した表面は、疲労抵抗を大幅に改善します |
| 圧縮強度 | 600–700 MPa | 900–1,100 MPa | ケース圧縮〜3×コア引張; コア圧縮〜3×コア引張 |
| 耐摩耗性 | 適度 | 素晴らしい | 〜60 HRCの表面硬度は、高い耐摩耗性を提供します |
注意事項:
- すべての値は近似であり、正確な処理パラメーターに依存します (例えば, 温度の温度, クエンチ媒体).
- 正規化された特性は、非炭化を表します, アニール状態. 浸透した症例値は、典型的なガス炭酸化を反映しています (0.8–1.0 % Cケース), オイル/クエンチ + 気性 (180 ℃) サイクル.
- 疲労と衝撃値は、標準的な試験片を想定しています; 現実世界のコンポーネントは、残留応力とジオメトリにより異なる場合があります.
4. 熱処理と表面硬化 8620 合金鋼
一般的な熱処理サイクル
オーステナイト化
- 温度範囲: 825–870°C, セクションサイズに応じて (完全なオーステナイト化を確保するために、より厚いセクションの場合).
- 時間を押します: 30-60分, 均一なオーステナイト穀物層の確保.
- 考慮事項: 温度が高すぎたり、過剰な保留が穀物の粗大化を引き起こす可能性があります, 靭性を減らす.
焼入れ
- 中くらい: 中程度の粘度のオイル (例えば, ISO 32–68) または歪みを軽減するためのポリマーベースのクエンチャート, 特に複雑なジオメトリで.
- ターゲットコアの硬度: 〜32–36 HRCは、焼き戻し後.
テンパリング
- 温度範囲: 160埋蔵部品の–200°C (ハードケースを保存するため), または、透けて硬化した要件については、550〜600°C.
- 時間を押します: 2–4時間, その後空冷.
- 結果: 硬さと靭性のバランスをとります - 高温の気性 (550 ℃) より延性のあるコアを生成しますが、より柔らかい表面が得られます.
浸炭手順
炭水化物をパックします
- 手順: 900〜930°Cで木炭ベースのパックの部品を6〜24時間包みます (目的のケースの深さに応じて), その後、クエンチ.
- 長所/短所: 低コストの機器, しかし、さまざまなケースの均一性と歪みが大きくなります.
ガス浸炭
- 手順: 制御された大気炉は、炭素含有ガスを導入します (メタン, プロパン) 920〜960°Cで; 多くの場合、ケースの深さは4〜8時間で0.8〜1.2 mmです.
- 利点: 正確な炭素電位, 最小限の歪み, 繰り返し可能なケースの深さ.
真空浸炭 (低圧浸炭, LPC)
- プロセス: 低圧下での浸炭, 920〜940°Cでの高純度プロセスガス, その後、急速な高圧ガスクエンチが続きます.
- 利点: 優れたケースの均一性 (±0.1 mm), 酸化の減少 (「白い層」が最小化されました), および緊密な歪み制御, より高い機器のコスト.
浸炭中の微細構造の変化, 焼入れ, そして気性
- 浸炭: 炭素勾配を導入します (表面〜0.85〜1.0％Cはコア〜0.20％cになります), オーステナイトケース層の形成.
- 焼入れ: 浸炭ケースをに変換します マルテンサイト (60–62 HRC), 一方、コアはaに変換されます 混合されたマルテンサイト注入されたマルテンサイトまたはベイナイト (クエンチの重大度に応じて).
- テンパリング: 残留応力を減らします, 保持されたオーステナイトを変換します, 炭水化物の降水量を許可します (Fe₃c, CRが豊富な炭化物) 靭性を改善するため.
理想的な気性サイクル (180–200°Cの 2 時間) でケースを生成します 細かい炭化物分布 そして延性コア.
ケース硬化とスルーハーデニングの利点
- 表面硬度 (60–62 HRC) 摩耗と孔食を抵抗します.
- コアの靭性 (32–36 HRC) 衝撃を吸収し、壊滅的な脆性破損を防ぎます.
- 残留応力管理: 適切な焼き戻しにより、クエンチ誘発ストレスが減少します, 部品の歪みと高疲労寿命を最小限に抑えます.
歪み制御と残留応力管理
- 中程度の選択: オイル対. ポリマーvs. ガスクエンチ - 異なる冷却曲線が生成されます.
ポリマー消光剤 (例えば, 5–15％ポリアルキレングリコール) 多くの場合、オイルに比べて歪みを減らします. - 治具の設計: クエンチ中の均一なサポートと最小限の抑制は、曲げやねじれを減らします.
- 複数の焼き戻しステップ: 最初の低温の気性は、マルテンサイトを安定させます, 続いて、残留応力をさらに軽減するための高温の気性が続きます.
5. 腐食抵抗と環境パフォーマンス
大気および水性腐食
として 低合金鋼, 8620 大気条件で中程度の腐食抵抗を示します. しかし, 保護されていない表面 酸化できます (さび) 湿度の高い環境では数時間以内.
水性または海洋環境で, 塩化物攻撃により腐食速度が加速します.
典型的な消費と焼き上げ表面 (32 HRC) で 3.5% nacl at 25 °Cは、〜0.1〜0.3 mm/年の均一な腐食を示しています.
その結果, 保護コーティング (リン酸塩, ペイント, または電気めっきZn/Ni) 多くの場合、腐食性の設定でサービスに先行します.
ストレス腐食亀裂感受性
8620炭酸化後の中程度のタフネスは、抵抗するのに役立ちます ストレス腐食亀裂 (SCC) 高炭素鋼よりも優れています, しかし、引張ストレスと組み合わせた塩化物が豊富な環境または苛性環境には注意が必要です.
テストはそれを示します 薄い浸炭セクション (< 4 mm) 完全に和らげられない場合、より脆弱です. 重要な用途でのpH制御阻害剤とカソード保護を緩和する.
保護コーティングと表面処理
- リン酸塩変換コーティング: 鉄 - リン酸 (bepo) で適用されます 60 °C for 10 分は2〜5 µmの層を生成します, 塗料の接着と初期腐食抵抗の改善.
- 粉体塗装 / ウェットペインティング: エポキシポリエステル粉末は硬化しました 180 °Cは、50〜80 µmのバリア保護を提供します, 屋外または軽度の腐食性環境に最適です.
- 電気めっき 亜鉛またはニッケル: 薄い (< 10 μm) 酸性酸ピクル後に適用される金属層 - 亜鉛は犠牲的な保護を提供します, 一方、ニッケルは摩耗と耐食性を高めます.
高温酸化とスケーリング
上記の継続的なサービスで 300 ℃, 8620 厚い酸化物を形成できます (規模) レイヤー, までの減量につながります 0.05 MM/年 400 ℃.
モリブデンの添加により、酸化耐性がいくらか改善されます, しかし、長期にわたる高温使用の場合 (> 500 ℃), ステンレスまたはニッケルベースの合金が推奨されます.
6. の溶接性と製造 8620 合金鋼
予熱します, インターパス, およびPWHT推奨事項
- 予熱: 150溶接前の–200°Cは熱勾配を減らし、冷却を遅くして熱に影響を受けたゾーンのマルテンサイトを防ぐ (危険有害性).
- パス間温度: ハズ硬度を最小限に抑えるために、マルチパス溶接のために150〜200°Cを維持してください.
- 溶接後の熱処理 (PWHT): 550〜600°Cで2〜4時間ストレス緩和する気性は、ハズの靭性を保証し、残留ストレスを減らします.
一般的な溶接プロセス
- 被覆金属アーク溶接 (スマウ): 低水素電極の使用 (例えば, E8018-B2) 溶接金属中の500〜550 MPaの引張強度を生成します.
- ガスメタルアーク溶接 (Gmaw/Mig): フラックスコード (ER80S-B2) または固体ワイヤ (ER70S-6) 最小限のスパッタで高品質の溶接を生成します.
- ガスタングステンアーク溶接 (GTAW/TIG): 正確な制御を提供します, 特に薄いセクションやステンレスオーバーレイの場合.
溶接金属選択
優先フィラー金属には含まれます 8018 または 8024 シリーズ (スマウ) そして ER71T-1/ER80S-B2 (GMAW).
これらには、一致する硬化性と焼き戻し特性があります, PWHTの後に溶接とハズが脆くならないようにする.
7. アプリケーションと業界のユースケース
自動車部品
- ギアとピニオン: 浸炭ケース (0.8–1.2 mm深さ) コアストレス緩和の収量で 表面摩耗抵抗 そして コアショック吸収 - 送信用のideal.
- ステアリングシャフトとジャーナル: 高疲労の寿命とタフネスの恩恵を受ける, ステアリングシステムの安全性を確保する.
重機と建設装置
- ローラーシャフトとブッシングを追跡します: 高い表面硬度 (> 60 HRC) 厳しい条件で研磨摩耗と戦う.
- バケットピンとヒンジピン: コアの靭性は、衝撃的な負荷の下で壊滅的な故障を防ぎます.
石油およびガス掘削ツール
- 襟と潜水艦を掘削します: 曲げ疲労抵抗を回転させる必要があります; 8620浸炭表面は、掘削泥環境での摩耗を減らします.
- カップリングとねじ接続: 腐食耐性コーティングと高圧サービス用のケースが硬化した糸の恩恵を受ける.
ベアリング, フォークリフトマスト, とピボット
- ベアリングレース: 炭化 8620 高RPM条件下で孔食とスポールに抵抗します.
- マストスライドブロック: コアの延性が高いとショックが吸収されます, 硬化した表面は胆嚢を減らします.
8. 他の浸炭合金との比較
浸炭グレードスチールを指定するとき, エンジニアはしばしば、複数の合金を評価してバランスを取ります 料金, 機械的性能, 硬度の深さ, そして 靭性.
下に, 比較します 8620 最も広く使用されているケースハーデニンググレードの1つ - 3つの一般的な選択肢を使用して、合金鋼: 9310, 4140, そして 4320.
| 基準 | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| 合金含有量 | 中程度/cr/mo | 高いNi (1.65–2.00％), より高いMO | cr/mo, no Ni, より高いc | に似ている 8620, よりタイトなS/Pコントロール |
| ケースの深さ (に 50 HRC) | 〜1.5–2.0 mm | 〜3〜4 mm | 該当なし (スルーハーデニングまで〜40 HRC) | 〜1.5–2.0 mm |
| コアの靭性 (Q&T) | UTS 850〜950 MPa; シャルピー35–50 j | UTS 950–1,050 MPa; シャルピー30–45 j | UTS 1,000〜1,100 MPa; シャルピー25–40 j | UTS 900〜1,000 MPa; シャルピー40–60 j |
| 表面硬度 (HRC) | 60–62 HRC (炭化) | 62–64 HRC (炭化) | 40–45 HRC (スルーハーデニング) | 60–62 HRC (炭化) |
被削性 (正規化された) |
〜60〜65％ 1212 | 〜50〜60％ 1212 | 〜40〜45％ 1212 | 〜55〜60％ 1212 |
| ディストーションコントロール | 適度, Polyquench Quenchをお勧めします | LPCまたはガスクエンチで良い | 大きなセクションではより高い歪み | より良い 8620 大きな溶接で |
| 料金 (原材料の基礎) | 基本価格 | +15–25％超 8620 | に似ている 8620 | +5–10％超 8620 |
| 典型的なユースケース | 自動車用品, シャフト, 一般的な部分 | 航空宇宙ギア, 風力タービンピニオン | クランクシャフト, 死ぬ, 重機の部品 | 油田機器, 大きな溶接部品 |
右合金の選択
これらの浸炭合金を選択するとき, 考慮する:
ケース深度要件:
- もし 深いケース (> 3 mm) 不可欠です, 9310 または LPC処理 8620 候補者になります.
- 中程度のケースの深さの場合 (1.5–2.0 mm), 8620 または 4320 より経済的です.
コアの強さと靭性:
- 8620 UTS〜で最も中程度のニーズを満たしています 900 コアのMPA.
- 9310 または 4320 大きなセクションまたは溶接アセンブリで強化された靭性を提供します.
スルーハーデニング対. ケースハードニング:
- a 均一なHRC 40–45 十分です, 4140 多くの場合、より費用対効果が高くなります, 浸炭ステップを排除します.
- もし 耐摩耗性 作業面では重要です, 8620/9310/4320 優れた表面の硬度を提供します.
コストと可用性:
- 大量の自動車アプリケーションで, 合金鋼 8620 そのために支配します パフォーマンスへのコスト バランス.
- 9310 正当化されます 航空宇宙 そして 防衛 パフォーマンスが原材料コストに取って代わる場所.
溶接性と製造のニーズ:
- 4320's より緊密な不純物の制御により、それが望ましい 大きな溶接構造.
- 8620 溶接が簡単です 9310, より高い硬化性により、より厳格な予熱とインターパスコントロールが必要です.
9. 結論
8620 合金鋼は引き続きランク付けされています 最も汎用性の高いケースハーデン スチールが利用可能.
そのバランスから 低炭素, 多重化された化学 実績のあるパフォーマンスへ 炭化, 焼き入れされた, そして和らげました 状態,
8620 現代産業の厳しい要件を満たしています, 航空宇宙, 重機, 石油とガス, そしてその先へ.
合金鋼8620の冶金を理解することにより, 機械的挙動, 処理パラメーター, 進化するテクノロジー,
エンジニアは、今日の進化する需要を満たす高性能コンポーネントを自信を持って指定および設計し、明日の課題を予測できます.
Dezeは高品質を提供します 8620 合金鋼コンポーネント
で これ, から作られた精密設計コンポーネントの生産を専門としています 合金鋼, 表面の硬度とコアの靭性の例外的な組み合わせで知られている信頼できる資料.
その素晴らしいものに感謝します 浸炭能力, 私たちの 8620 部品は未払いの配信です 耐摩耗性, 疲労強度, そして 寸法安定性, 要求の厳しい機械的アプリケーションでも.
私たちの高度 熱処理プロセス, 厳しい 品質管理, そして 社内の機械加工機能 各コンポーネントが最高の業界基準を満たしていることを確認してください.
調達しているかどうか 自動車, 航空宇宙, 重機, または 産業用ドライブトレインシステム.
Dezeを選択する理由 8620 合金鋼部品?
- 最大のケースが硬化します 60–62 HRC
- 優れたタフネスと疲労抵抗
- カスタム加工と表面処理が利用可能です
- 完全に準拠しています ASTM, サエ, およびAMS標準
- OEMおよびボリューム生産サポート
から ギアとシャフト に カムシャフトと特殊な機械部品, これ 信頼できる配信, ニーズに合わせた高性能ソリューション.
お問い合わせ 今日は詳細を学ぶか、見積もりをリクエストしてください.
FAQ - 8620 合金鋼
なぜそうなのか 8620 浸炭に適した鋼?
8620 コアには比較的低い炭素含有量があります (約. 0.2%), 延性を維持します, その合金要素は、最大60〜62 HRCまでの深いケースを硬化させることを可能にしますが.
これは、コア強度を犠牲にすることなく、地表摩耗に最適です.
通常、熱処理が適用されますか 8620 合金鋼?
典型的な治療には浸炭が含まれます, 続いて焼き入れと焼き戻し. このプロセスは、柔らかいものを維持しながら表面層を硬化させます, より延性コア.
浸炭の改善のために浸漬前に正規化とアニーリングを使用することもできます.7.
は 8620 機械加工と溶接が簡単です?
アニール状態で, 8620 優れた加工性を示します. しかし, 炭酸後の機械加工は、ツールの摩耗を避けるために制限する必要があります.
アニール状態または正規化された状態で溶接することができますが、亀裂を防ぐために予熱と溶接後のストレス緩和が必要です.
どの基準をカバーしていますか 8620 合金鋼?
の一般的な仕様 8620 含む:
- ASTM A29 / A29m - 一般的な要件
- SAE J404 - 化学組成
- AMS 6274 / AMS 6276 - 航空宇宙品質グレード
