1. 소개
지난 세기 동안, 8620 합금강 필요한 산업 분야의 주변으로 명성을 얻었습니다. 사례가 강화되었습니다, 고풍 성분- 자동차 기어에서 중장비 샤프트까지.
20 세기 중반에 처음 개발되었습니다, 8620 아래에 떨어집니다 SAE J403 명명법 시스템 (종종 평행합니다 ASTM A681 또는 AISI 분류) a 저금리, 기화 등급 강철.
균형 잡힌 화학 - 니켈에 의해 보강 된 중간 탄소 함량, 크롬,
그리고 Molybdenum - 세기 딥 케이스 기화 및 이후의 Quench/Temper Cycles를 생성하는 Quence/템퍼 사이클 a 어려운 외부 케이스 a 두들겨 펼 수 있는, 힘든 코어.
따라서, 아이시 8620 스틸은 수요가있는 응용 분야에 나타납니다 내마모성 희생하지 않고 표면에 회복력에 영향을 미칩니다 내부.
이 기사는 탐구합니다 8620 여러 유리한 지점에서 - 금속, 기계적인, 처리, 그리고 경제 - 철저한 것을 제공합니다, 전문적인, 신뢰할 수있는 자원.
2. 화학 성분 8620 합금강
| 요소 | 일반적인 범위 (wt %) | 역할 / 효과 |
|---|---|---|
| 탄소 (기음) | 0.18 – 0.23 | - 기화 후 경화성을 제공합니다 - 담금질 중에 마르텐 시스트 케이스를 형성합니다 - 낮은 코어 카본은 힘든 것을 보장합니다, 연성 코어 |
| 망간 (망) | 0.60 – 0.90 | - 녹는 동안 탈산제 역할을합니다 - 오스테 나이트 형성을 촉진합니다, 경화성 향상 - 인장 강도와 인성을 증가시킵니다 |
| 규소 (그리고) | 0.15 – 0.35 | - 탈산제 및 황 변형기 역할을합니다 - 힘과 경도를 향상시킵니다 - 템퍼링 반응을 향상시킵니다 |
| 니켈 (~ 안에) | 0.40 – 0.70 | - 핵심 인성과 충격 저항을 증가시킵니다 - 균일 한 코어 마르텐 사이트의 강화 성을 심화시킵니다 - 부식 저항을 약간 향상시킵니다 |
크롬 (Cr) |
0.40 – 0.60 | -이 경우 경화성과 내마모성을 촉진합니다 - 표면 경도를 향상시키는 합금 탄화물을 형성합니다 - 절제 안정성에 기여합니다 |
| 몰리브덴 (모) | 0.15 – 0.25 | - 경화성과 경도 깊이를 증가시킵니다 -고온 강도와 크리프 저항을 향상시킵니다 - 입자 크기를 개선합니다 |
| 구리 (구리) | ≤ 0.25 | - 불순물로 작용합니다 - 부식 저항을 약간 향상시킵니다 - 경화성 또는 기계적 특성에 미치는 영향 |
| 인 (피) | ≤ 0.030 | - 강도를 높이지만 강인성을 줄이는 불순물 - 핵심의 Brittleness를 피하기 위해 낮게 유지했습니다 |
| 황 (에스) | ≤ 0.040 | - 망간 황화물을 형성하여 가공성을 향상시키는 불순물 - 과도한 s는 뜨거운 부족을 유발할 수 있습니다; 연성을 유지하기 위해 제어됩니다 |
| 철 (철) | 균형 | - 기본 매트릭스 요소 - 모든 합금 첨가를 전달하고 전반적인 밀도 및 모듈러스를 결정합니다. |
3. 물리적, 기계적 특성 8620 합금강
아래는 주요 물리적 및 기계적 특성을 요약하는 표입니다. 8620 정규화 된 합금 강철 (핵심) 그리고 사례가 강화되었습니다 (기화 + 담금질된 + 템퍼링) 정황:
| 재산 | 정규화됨 (핵심) | 기화 된 사례 | 메모 |
|---|---|---|---|
| 밀도 (아르 자형) | 7.85 g/cm3 | 7.85 g/cm3 | 모든 조건에서 동일한 기본 밀도 |
| 열전도율 (20 ℃) | 37–43 w/m · k | 37–43 w/m · k | 저 합금강의 경우 일반적으로 |
| 비열 (c ₚ) | 460 J/kg·K | 460 J/kg·K | 열처리 후 값은 무시할 수 없습니다 |
| 탄성률 (이자형) | 205–210 GPA | 205–210 GPA | 본질적으로 일정하게 유지됩니다 |
| 열팽창 계수 (20–100 ° C) | 12.0–12.5 × 10 ° C | 12.0–12.5 × 10 ° C | 표면 처리에 영향을받지 않습니다 |
인장강도 (UTS) |
550–650 MPa | 850–950 MPa | 핵심 (정규화) 대. 사례 (표면) 기화 후 + 끄다 + 성질 |
| 항복 강도 (0.2% 오프셋) | 350–450 MPa | 580–670 MPa | 정규화 된 상태의 핵심 수율; Q 이후의 사례 수율&티 |
| 연장 (~에 50 MM 게이지) | 15–18% | 12–15% | 핵심은 더 높은 연성을 유지합니다; 케이스는 약간 낮지 만 여전히 경화 된 층 주변의 연성 |
| 경도 (HB) | 190–230 HB | - | 기화하기 전에 정규화 된 경도 |
| 케이스 표면 경도 (HRC) | - | 60–62 HRC | Q 이후 바로 표면에서 측정 됨&티 |
| 핵심 경도 (HRC) | - | 32–36 HRC | q 후 표면 아래에서 ~ 5-10 mm 측정&티 |
효과적인 케이스 깊이 |
- | 1.5–2.0 mm (50 HRC) | 경도가 떨어지는 깊이 ~ 50 HRC |
| Charpy V-notch 영향 (20 ℃) | 40–60 j | 핵심: ≥ 35 제이; 사례: 10–15 j | 핵심 인성은 여전히 높습니다; 사례는 더 어렵고 덜 힘들다 |
| 회전 굽힘 피로 한계 (r = –1) | ~ 450–500 MPA | ~ 900–1,000 MPA | 케이스 화 된 표면은 피로 저항을 크게 향상시킵니다 |
| 압축강도 | 600–700 MPa | 900–1,100 MPa | 케이스 압축 ~ 3x 코어 인장; 코어 압축 ~ 3x 코어 인장 |
| 내마모성 | 보통의 | 훌륭한 | ~ 60 HRC의 표면 경도는 높은 내마모성을 제공합니다 |
메모:
- 모든 값은 근사치이며 정확한 처리 매개 변수에 따라 다릅니다. (예를 들어, 템퍼링 온도, 배양을 che습니다).
- 정규화 된 특성은 타당되지 않은 것을 나타냅니다, 어닐링 된 상태. 기화 된 사례 값은 전형적인 가스 캐비 리징을 반영합니다 (0.8–1.0 % C 케이스), 오일/담금질 + 성질 (180 ℃) 사이클.
- 피로 및 충격 값은 표준 테스트 시편을 가정합니다; 실제 구성 요소는 잔류 응력과 기하학으로 인해 달라질 수 있습니다..
4. 열처리 및 표면 경화 8620 합금강
일반적인 열처리주기
오스테니 화
- 온도 범위: 825–870 ° C, 섹션 크기에 따라 (완전한 오스테 나이트 화를 보장하기 위해 두꺼운 부분의 경우 더 높습니다).
- 시간을 잡아라: 30–60 분, 균일 한 오스테 나이트 입자 형성 보장.
- 고려사항: 온도가 너무 높거나 과도한 홀드가 곡물이 거칠어 질 수 있습니다., 강인함을 줄입니다.
담금질
- 중간: 중간 점도의 오일 (예를 들어, ISO 32–68) 또는 왜곡을 줄이기위한 중합체 기반의 소화수, 특히 복잡한 형상에서.
- 핵심 경도를 목표로합니다: 템퍼링 후 ~ 32–36 HRC.
템퍼링
- 온도 범위: 160기화 된 부품의 경우 –200 ° C (어려운 경우를 보존합니다), 또는 통한 요구 사항의 경우 550–600 ° C.
- 시간을 잡아라: 2–4 시간, 이어서 공기 냉각.
- 결과: 경도의 균형을 인성으로 균형을 맞 춥니 다 - 더 높은 온도 성질 (550 ℃) 더 연성 코어이지만 더 부드러운 표면을 산출합니다.
기화 절차
기화를 포장하십시오
- 절차: 숯 기반 팩의 부품을 900–930 ° C에서 6-24 시간 동안 (원하는 사례 깊이에 따라), 그런 다음 담금질.
- 장단점: 저렴한 장비, 그러나 가변 사례 균일 성 및 더 이상 왜곡.
가스 기화
- 절차: 제어 된 대기 용광로는 탄소 함유 가스를 소개합니다 (메탄, 프로판) 920–960 ° C에서; 케이스 깊이는 종종 4-8 시간에 0.8–1.2 mm입니다.
- 장점: 정확한 탄소 잠재력, 최소한의 왜곡, 반복 가능한 케이스 깊이.
진공 기화 (저압 기화, LPC)
- 프로세스: 저압 하에서 기화, 고급 프로세스 가스 가스 920–940 ° C, 빠른 고압 가스 담금질이 이어졌습니다.
- 이익: 우수한 사례 균일 성 (± 0.1 mm), 산화 감소 ("흰색 층"이 최소화되었습니다), 그리고 단단한 왜곡 제어, 더 높은 장비 비용으로.
기화 중 미세 구조 변화, 담금질, 그리고 템퍼링
- 침탄: 탄소 구배를 소개합니다 (표면 ~ 0.85–1.0% C 코어로 아래로 ~ 0.20% c), 오스테 나이트 케이스 층을 형성합니다.
- 담금질: 기화 된 케이스를 변환합니다 마르텐사이트 (60–62 HRC), 코어는 a로 변환되는 동안 혼합 마르텐 사이트-세포 마르텐 사이트 또는 베이 나이트 (담금질 심각도에 따라).
- 템퍼링: 잔류 응력을 줄입니다, 개종자들은 오스테 나이트를 유지합니다, 카바이드 침전을 허용합니다 (fe₃c, CR이 풍부한 탄화물) 인성을 향상시키기 위해.
이상적인 성질주기 (180–200 ° C 2 시간) 케이스를 생성합니다 미세한 탄화물 분포 그리고 연성 코어.
사례 경화 대 경멸의 장점
- 표면 경도 (60–62 HRC) 마모와 구덩이에 저항합니다.
- 핵심 인성 (32–36 HRC) 충격을 흡수하고 치명적인 취성 부전을 방지합니다.
- 잔류 응력 관리: 적절한 템퍼링은 담금질에 의한 응력을 줄입니다, 부품 왜곡과 피로 수명이 최소화됩니다.
왜곡 제어 및 잔류 응력 관리
- 배지 선택을 해소하십시오: 오일 대. 중합체 대. 가스 담금질 - 각은 냉각 곡선을 생성합니다.
중합체의 냉각제 (예를 들어, 5–15% 폴리 알킬 렌 글리콜) 종종 석유에 비해 뒤틀림을 줄입니다. - 고정물 디자인: Quench 중 균일지지 및 최소한의 구속은 굽힘 또는 비틀기를 줄입니다..
- 여러 번의 템퍼링 단계: 최초의 저온 성질은 마르텐 사이트를 안정화시킵니다, 잔류 응력을 더 줄이기 위해 고온 성질이 이어집니다..
5. 부식성 및 환경 성능
대기 및 수성 부식
a 저금리 강철, 8620 대기 조건에서 적당한 부식성을 나타냅니다. 하지만, 보호되지 않은 표면 산화 될 수 있습니다 (녹) 습한 환경에서 몇 시간 안에.
수성 또는 해양 환경에서, 클로라이드 공격으로 인해 부식률이 가속화됩니다.
전형적인 냉담하고 템퍼링 된 표면 (32 HRC) ~에 3.5% NaCl at 25 ° C는 ~ 0.1–0.3 mm/년 균일 부식을 보여줍니다.
따라서, 보호 코팅 (인산염, 페인트, 또는 전기 도금 된 Zn/Ni) 종종 부식성 설정에서 서비스를 선행합니다.
스트레스-성분 균열 감수성
8620캐비 리화 후 중간 정도의 강인함은 저항에 도움이됩니다 스트레스-성분 균열 (SCC) 고 탄소 강보다 낫습니다, 그러나 인장 스트레스와 결합 된 클로라이드가 풍부하거나 가성 환경에서는주의가 필요합니다..
테스트는이를 나타냅니다 얇은 기화 된 섹션 (< 4 mm) 완전히 템퍼링되지 않으면 더 취약합니다. pH 대조 억제제 및 음극 보호는 중요한 응용 분야에서 SCC를 완화합니다..
보호 코팅 및 표면 처리
- 인산염 전환 코팅: 철 포스페이트 (Bepo) 신청 60 ° C 10 분은 2–5 µm 층을 산출합니다, 페인트 접착력 및 초기 부식 저항 향상.
- 분말 코팅 / 젖은 그림: 에폭시-폴리 에스테르 분말 180 ° C는 50–80 µm의 배리어 보호를 제공합니다, 실외 또는 가벼운 부식성 환경에 이상적입니다.
- 전기 도금 아연 또는 니켈: 얇은 (< 10 μm) 산세포 후 적용된 금속층 —Zinc는 희생 보호를 제공합니다, 니켈은 마모 및 부식 저항을 향상시킵니다.
고온 산화 및 스케일링
위의 연속 서비스에서 300 ℃, 8620 두꺼운 산화물을 형성 할 수 있습니다 (규모) 레이어, 체중 감량으로 이어집니다 0.05 mm/년 400 ℃.
몰리브덴은 산화 저항성을 다소 향상시킨다, 그러나 장기간 고온 사용을 위해 (> 500 ℃), 스테인리스 또는 니켈 기반 합금이 선호됩니다.
6. 용접성 및 제조 8620 합금강
예열, 인터 파드, 및 PWHT 권장 사항
- 예열: 150–200 ° C 용접 전 열 그라디언트를 줄이고 냉각을 느리게하여 열 영향 구역에서 마르텐 사이트를 방지합니다. (위험요소).
- 층간 온도: 다중 패스 용접을 위해 150–200 ° C를 유지하여 HAZ 경도를 최소화하십시오..
- 용접 후 열처리 (PWHT): 550–600 ° C에서 2-4 시간 동안 스트레스 해제 성질은 HAZ 강인함을 보장하고 잔류 응력을 줄입니다..
일반적인 용접 공정
- 차폐된 금속 아크 용접 (SMAW): 저온 로겐 전극 사용 (예를 들어, E8018-B2) 용접 금속에서 500–550 MPa의 인장 강도를 생성합니다.
- 가스 금속 아크 용접 (gmaw/mig): 플럭스 코드 (ER80S-B2) 또는 솔리드 와이어 (ER70S-6) 최소한의 스터프로 고품질 용접을 생산합니다.
- 가스 텅스텐 아크 용접 (GTAW/TIG): 정확한 제어를 제공합니다, 특히 얇은 단면 또는 스테인레스 오버레이의 경우.
용접 금속 선택
우선 필러 금속은 포함됩니다 8018 또는 8024 시리즈 (SMAW) 그리고 ER71T-1/ER80S-B2 (GMAW).
이들은 딱딱한 경화성과 템퍼링 특성을 가지고 있습니다, 용접 및 HAZ 보장 PWHT 후에는 취성이 없어지지 않습니다..
7. 응용 프로그램 및 산업 사용 사례
자동차 부품
- 기어와 피니언: 기화 된 사례 (0.8–1.2 mm 깊이) 코어 응력 관련 수율 표면 내마모성 그리고 핵심 충격 흡수- 전송을위한 반응.
- 조향 샤프트 및 저널: 피로의 생명과 강인함의 혜택, 조향 시스템의 안전 보장.
중장비 및 건축 장비
- 롤러 샤프트와 부싱을 추적합니다: 높은 표면 경도 (> 60 HRC) 가혹한 조건에서 연마적인 마모와 싸운다.
- 버킷 핀과 힌지 핀: 핵심 인성은 고 충격 부하에서 치명적인 실패를 방지합니다.
석유 및 가스 시추 도구
- 드릴 칼라와 서브: 회전 굽힘 피로 저항이 필요합니다; 8620차단 된 표면은 드릴링 머드 환경에서 마모를 줄입니다.
- 커플 링 및 나사산 연결: 고압 서비스를위한 부식 방지 코팅 및 케이스 하드 스레드의 혜택.
문장, 지게차 마스트, 그리고 피벗
- 베어링 레이스: 기화 8620 높은 RPM 조건에서 구덩이와 스펠링에 저항합니다.
- 마스트 슬라이드 블록: 높은 코어 연성은 충격을 흡수합니다, 강화 된 표면은 담즙을 줄입니다.
8. 다른 기화 합금과의 비교
기화 등급 강철을 지정할 때, 엔지니어는 종종 여러 합금을 평가하여 균형을 유지합니다 비용, 기계적 성능, 경도 깊이, 그리고 인성.
아래에, 우리는 비교합니다 8620 합금 강철 (가장 널리 사용되는 사례 증거 등급 중 하나)은 세 가지 일반적인 대안으로: 9310, 4140, 그리고 4320.
| 표준 | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| 합금 함량 | /cr/mo에 의해 보통 | 높은 Ni (1.65–2.00%), 더 높은 MO | CR/MO, NI, 더 높은 c | 유사하다 8620, 더 엄격한 S/P 컨트롤 |
| 케이스 깊이 (에게 50 HRC) | ~ 1.5–2.0 mm | ~ 3–4 mm | 해당 없음 (~ 40 HRC까지의 경전) | ~ 1.5–2.0 mm |
| 핵심 인성 (큐&티) | 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 |
| 표면 경도 (HRC) | 60–62 HRC (기화) | 62–64 HRC (기화) | 40–45 HRC (경계) | 60–62 HRC (기화) |
가공성 (정규화됨) |
~ 60–65% 1212 | ~ 50–60% 1212 | ~ 40–45% 1212 | ~ 55 ~ 60% 1212 |
| 왜곡 제어 | 보통의, PolyQuench Quench 권장 | LPC 또는 가스 담금질이 좋습니다 | 큰 부분에서 더 높은 왜곡 | 보다 낫다 8620 큰 용접에서 |
| 비용 (원료 기준) | 기본 가격 | +15–25% 이상 8620 | 유사하다 8620 | +5–10% 이상 8620 |
| 일반적인 사용 사례 | 자동차 기어, 샤프트, 일반 부분 | 항공 우주 기어, 풍력 터빈 피니언 | 크랭크 샤프트, 죽는다, 무거운 기계 부품 | 유전 장비, 큰 용접 부품 |
올바른 합금 선택
이 기화 합금 중에서 선택할 때, 고려하다:
케이스 깊이 요구 사항:
- 만약에 깊은 사례 (> 3 mm) 필수적이다, 9310 또는 LPC 가공 8620 후보자가됩니다.
- 적당한 케이스 깊이의 경우 (1.5–2.0 mm), 8620 또는 4320 더 경제적입니다.
핵심 강도와 강인함:
- 8620 UTS ~를 사용하여 대부분의 중간 정도의 요구를 충족시킵니다 900 핵심의 MPA.
- 9310 또는 4320 큰 부분 또는 용접 어셈블리에서 강인성을 제공합니다.
통과하는 vs. 케이스 경화:
- 언제 a 균일 한 HRC 40–45 충분합니다, 4140 종종 더 비용 효율적입니다, 기화 단계 제거.
- 만약에 내마모성 작업 표면에서는 중요합니다, 8620/9310/4320 우수한 표면 경도를 제공하십시오.
비용 및 가용성:
- 대량 자동차 응용 프로그램에서, 합금강 8620 그것 때문에 지배적입니다 성능 비용 균형.
- 9310 정당화됩니다 항공우주 그리고 방어 Performance가 원료 비용을 대체하는 곳.
용접성 및 제조 요구:
- 4320'에스 더 엄격한 불순물 제어는 그것을 선호합니다 큰 용접 구조.
- 8620 보다 용접하기가 더 쉽습니다 9310, 강화 가능성이 높아서 더 엄격한 예열 및 인터페이스 컨트롤이 필요합니다..
9. 결론
8620 합금 강철은 계속 순위가 높아지고 있습니다 대부분의 다목적 케이스 하드 닝 사용 가능한 강.
균형에서 저탄소, 다중 합금 화학 입증 된 성능에 기화, 담금질된, 그리고 템퍼링 상태,
8620 현대 산업의 정확한 요구 사항을 달성합니다, 항공우주, 중장비, 석유와 가스, 그리고 그 이상.
합금 강철 8620의 야금을 이해함으로써, 기계적 행동, 처리 매개 변수, 그리고 진화하는 기술,
엔지니어는 오늘날의 진화하는 요구를 충족시키는 고성능 구성 요소를 자신있게 지정하고 설계 할 수 있으며 내일의 도전을 예상 할 수 있습니다..
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FAQ - 8620 합금강
왜 8620 기화에 적합한 강철?
8620 핵심에 비교적 낮은 탄소 함량이 있습니다 (대략. 0.2%), 연성을 유지합니다, 합금 요소는 최대 60-62 HRC까지 깊은 케이스 경화를 가능하게합니다..
이것은 핵심 강도를 희생하지 않고 표면 내마모성에 이상적입니다..
어떤 열처리가 일반적으로 적용되는지 8620 합금강?
일반적인 치료에는 기화가 포함됩니다, 이어서 담금질 및 템퍼링. 이 과정은 더 부드러운 상태를 유지하면서 표면층을 강화합니다., 더 연성 코어.
정상화 및 어닐링은 가공성 개선 또는 곡물 정제를 위해 기화하기 전에 사용될 수 있습니다..7.
~이다 8620 기계 및 용접이 쉽습니다?
어닐링 된 상태에서, 8620 가공 가능성이 좋습니다. 하지만, 도구 마모를 피하기 위해 캐비 리화 후 가공은 제한되어야합니다.
어닐링되거나 정규화 된 상태에서 용접 될 수 있지만 균열을 방지하기 위해 예열 및 weld 스트레스 완화가 필요합니다..
어떤 표준 커버 8620 합금강?
일반적인 사양 8620 포함하다:
- ASTM A29 / A29m - 일반적인 요구 사항
- SAE J404 - 화학 성분
- AMS 6274 / AMS 6276 - 항공 우주 품질 성적
