1. Invoering
In de afgelopen eeuw, 8620 gelegeerd staal heeft een reputatie opgebouwd als een werkpaard in industrieën die nodig zijn met de zaak gehard, High-Toughness-componenten— Van auto -tandwielen tot zware machineveren schachten.
Eerst ontwikkeld in het midden van de 20e eeuw, 8620 valt onder de SAE J403 Nomenclature System (vaak parallelleed door ASTM A681 of AISI -classificaties) als een lage legering, carburatiegraad staal.
De uitgebalanceerde chemie - gemodereerd koolstofgehalte aangevuld met nikkel, chroom,
en molybdeen - Carburering diep en daaropvolgende blus/temperatuurcycli die een Hard externe zaak bovenop een ductiel, Hare Core.
Vervolgens, AISI 8620 Staal verschijnt in toepassingen die eisen slijtvastheid op het oppervlak zonder op te offeren Impact veerkracht intern.
Dit artikel onderzoekt 8620 van meerdere uitkijkpunten - voor de dag, mechanisch, verwerking, en economisch - om een grondig te bieden, professioneel, en geloofwaardige bron.
2. Chemische samenstelling van 8620 Gelegeerd staal
| Element | Typisch bereik (WT %) | Rol / Effect |
|---|---|---|
| Koolstof (C) | 0.18 – 0.23 | - Biedt hardbaarheid na het carburiseren - vormt martensitische zaak tijdens blus - Low Core Carbon zorgt voor een moeilijke, ductiele kern |
| Mangaan (Mn) | 0.60 – 0.90 | - fungeert als een deoxidizer tijdens het smelten - Bevordert Austenite -formatie, Verbetering van de hardebaarheid - Verhoogt de treksterkte en taaiheid |
| Silicium (En) | 0.15 – 0.35 | - Dient als een deoxidizer en zwavelmodifier - verbetert kracht en hardheid - Verbetert de tempertende respons |
| Nikkel (In) | 0.40 – 0.70 | - Verhoogt de kernstuwheid en de impactweerstand - Verdiepen de hardbaarheid voor uniforme kerntensite - verbetert de corrosieweerstand enigszins |
Chroom (Cr) |
0.40 – 0.60 | - Bevordert de hardbaarheid en slijtvastheid in de zaak - Vormtlegering van legering die de hardheid van het oppervlak verbeteren - draagt bij aan de tempersende stabiliteit |
| Molybdeen (ma) | 0.15 – 0.25 | - Verhoogt de hardheid en de diepte van de hardheid -verbetert de kracht van hoge temperatuur en kruipweerstand - verfijnt de graangrootte |
| Koper (Cu) | ≤ 0.25 | - fungeert als een onzuiverheid - verbetert de corrosieweerstand enigszins - Minimaal effect op hardbaarheid of mechanische eigenschappen |
| Fosfor (P) | ≤ 0.030 | - onzuiverheid die de kracht verhoogt maar de taaiheid vermindert - Laag gehouden om brosheid in de kern te voorkomen |
| Zwavel (S) | ≤ 0.040 | - onzuiverheid die de machiniteit verbetert door mangaansulfiden te vormen - Overmatige S kan een hete kortheid veroorzaken; gecontroleerd om de ductiliteit te behouden |
| Ijzer (Fe) | Evenwicht | - Basismatrixelement - Draagt alle legeringstoevoegingen en bepaalt de algehele dichtheid en modulus |
3. Fysieke en mechanische eigenschappen van 8620 Gelegeerd staal
Hieronder is een tabel die de belangrijkste fysieke en mechanische eigenschappen van de sleutel samenvat 8620 legeringsstaal in zijn genormaliseerd (kern) en case-gehard (gekleten + uitgedoofd + getemperd) voorwaarden:
| Eigendom | Genormaliseerd (Kern) | Garburated Case | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Dikte (R) | 7.85 g/cm³ | 7.85 g/cm³ | Dezelfde basisdichtheid in alle omstandigheden |
| Thermische geleidbaarheid (20 °C) | 37–43 w/m · k | 37–43 w/m · k | Typisch voor staal met lage legering |
| Specifieke warmte (Cₚ) | 460 J/kg·K | 460 J/kg·K | Waarden veranderen verwaarloosbaar na warmtebehandeling |
| Elasticiteitsmodulus (E) | 205–210 GPA | 205–210 GPA | Blijft in wezen constant |
| Coëfficiënt van thermische uitzetting (20–100 ° C) | 12.0–12.5 × 10⁻⁶ /° C | 12.0–12.5 × 10⁻⁶ /° C | Onaangetast door oppervlaktebehandelingen |
Treksterkte (UTS) |
550–650 MPA | 850–950 MPA | Kern (genormaliseerd) versus. geval (oppervlak) Na het carburiseren + uitdoven + woedeaanval |
| Opbrengststerkte (0.2% verbijstering) | 350–450 MPA | 580–670 MPA | Kernopbrengst in genormaliseerde toestand; Case -opbrengst na Q&T |
| Verlenging (in 50 mm meter) | 15–18% | 12–15% | Core behoudt een hogere ductiliteit; Geval iets lager maar nog steeds ductiel rond de geharde laag |
| Hardheid (HB) | 190–230 HB | - | Genormaliseerde hardheid voordat u carbureert |
| Hardheid van het hoofdoppervlak (HRC) | - | 60–62 HRC | Gemeten aan het directe oppervlak na Q&T |
| Kernhardheid (HRC) | - | 32–36 HRC | Gemeten ~ 5-10 mm onder het oppervlak na Q&T |
Effectieve casediepte |
- | 1.5–2.0 mm (50 HRC) | Diepte waarop hardheid valt tot ~ 50 HRC |
| Charpy v-notch Impact (20 °C) | 40–60 J | Kern: ≥ 35 J; Geval: 10–15 J | Kerntaaiheid blijft hoog; Het geval is moeilijker en minder moeilijk |
| Roterende buigvermoeidheidslimiet (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1.000 MPa | Het door de bijhoudende oppervlakte verbetert de weerstand van de vermoeidheid aanzienlijk |
| Druksterkte | 600–700 MPa | 900–1,100 MPa | Case Compressie ~ 3 × Core trek; kerncompressie ~ 3 × kern trek |
| Slijtvastheid | Gematigd | Uitstekend | Oppervlaktehardheid van ~ 60 uur zorgt voor een hoge slijtvastheid |
Opmerkingen:
- Alle waarden zijn benaderd en zijn afhankelijk van exacte verwerkingsparameters (bijv., temperatuur, blussen medium).
- Genormaliseerde eigenschappen vertegenwoordigen de niet-carburized, gegloeide staat. Garbureerde casuswaarden weerspiegelen typisch gas-carburering (0.8–1.0 % C -zaak), olie/blus + woedeaanval (180 °C) cycli.
- Vermoeidheids- en impactwaarden gaan uit van standaardtestspecimens; Real-world componenten kunnen variëren als gevolg van restspanningen en geometrie.
4. Warmtebehandeling en oppervlakteharden van 8620 Gelegeerd staal
Veel voorkomende warmtebehandelingscycli
Austenitizing
- Temperatuurbereik: 825–870 ° C, Afhankelijk van de sectiegrootte (hoger voor dikkere secties om volledige austenitisatie te garanderen).
- De tijd vasthouden: 30–60 minuten, Zorgen voor uniforme austenietkorrelvorming.
- Overwegingen: Een te hoge temperatuur of overmatig vasthouden kan graan vergroening veroorzaken, Het verminderen van taaiheid.
Afschrikken
- Medium: Olie van middelgrote viscositeit (bijv., ISO 32–68) of op polymeer gebaseerde bleken om vervorming te verminderen, Vooral in complexe geometrieën.
- Target Core Hardheid: ~ 32–36 HRC na het temperen.
Temperen
- Temperatuurbereik: 160–200 ° C voor carburated onderdelen (Om een harde zaak te behouden), of 550-600 ° C voor door geharde vereisten.
- De tijd vasthouden: 2–4 uur, gevolgd door luchtkoeling.
- Resultaat: Evenwicht met hardheid met taaiheid - hogere temperatuurtemper (550 °C) levert meer ductiele kern maar zachter oppervlak.
Carburerende procedures
Pack carburiseren
- Procedure: Gedelen in op houtskool gebaseerde pakketten op 900-930 ° C gedurende 6-24 uur (Afhankelijk van de gewenste casusdiepte), dan lessen.
- Voors/nadelen: Goedkope apparatuur, maar variabele case -uniformiteit en grotere vervorming.
Gas carburatie
- Procedure: Gecontroleerde atmosfeerovens introduceren koolstofhoudende gassen (methaan, propaan) bij 920–960 ° C; Case -diepte vaak 0,8 - 1,2 mm in 4-8 uur.
- Voordelen: Precieze koolstofpotentieel, minimale vervorming, Herhaalbare case -diepten.
Vacuüm carburiseren (Lage druk carburatie, LPC)
- Proces: Carburiseren onder lage druk, Hoge zuiver procesgassen bij 920–940 ° C, gevolgd door snelle hogedruk gas blus.
- Voordelen: Uitstekende case -uniformiteit (± 0,1 mm), verminderde oxidatie ("Witte laag" geminimaliseerd), en strakke vervormingscontrole, tegen hogere apparatuurkosten.
Microstructurele veranderingen tijdens het carburiseren, Afschrikken, en temperen
- Carbureren: Introduceert een koolstofgradiënt (Oppervlakte ~ 0,85-1,0% c tot kern ~ 0,20% c), Een austenitische case -laag vormen.
- Afschrikken: Transformeert de carburised case naar martensiet (60–62 HRC), Terwijl de kern converteert naar een gemengde martensiet-geholte martensiet of bainite (Afhankelijk van de ernst).
- Temperen: Vermindert de restspanningen, bekeerden behouden Austenite, en maakt carbide -neerslag mogelijk (Fe₃c, Cr-rijke carbiden) Om de taaiheid te verbeteren.
De ideale humeurcyclus (180–200 ° C voor 2 uur) levert een case op met Fijne carbide -verdeling en een ductiele kern.
Voordelen van casushardend versus doorharden
- Oppervlaktehardheid (60–62 HRC) Weer bestand tegen slijtage en putjes.
- Kernsterkte (32–36 HRC) absorbeert impact en voorkomt catastrofale bros falen.
- Resterende stressmanagement: Juiste tempersen vermindert door blussen geïnduceerde spanningen, leidend tot minimale onderdeelvervorming en een hoge vermoeidheidsleven.
Vervormingscontrole en resterende stressbeheer
- Kench -medium selectie: Olie vs. polymeer VS. Gasbuiging - Eigen produceert verschillende koelcurves.
Polymere uitblikzaken (bijv., 5–15% polyalkyleenglycol) Verminder kronkelen vaak ten opzichte van olie. - Armatuurontwerp: Uniforme ondersteuning en minimale terughoudendheid tijdens blus verminderen buigen of draaien.
- Meerdere tempersende stappen: Een eerste temperatuur met lage temperatuur stabiliseert martensiet, gevolgd door een temperatuur met een hogere temperatuur om de restspanning verder te verminderen.
5. Corrosieweerstand en omgevingsprestaties
Atmosferische en waterige corrosie
Als een staal met lage legering, 8620 vertoont matige corrosieweerstand in atmosferische omstandigheden. Echter, onbeschermde oppervlakken kan oxideren (roest) Binnen enkele uren in vochtige omgevingen.
In waterige of mariene omgevingen, Corrosiesnelheden versnellen als gevolg van chloride -aanval.
Een typisch geëtst gesnald en getemperd oppervlak (32 HRC) in 3.5% Sacl op 25 ° C toont ~ 0,1-0,3 mm/jaar uniforme corrosie.
Vervolgens, beschermende coatings (fosfaat, verf, of geëlektropleerde Zn/Ni) Vaak voorafgaan aan de dienst in corrosieve instellingen.
Stress-corrosie kraken gevoeligheid
8620'S matige taaiheid na het carburiseren helpt weerstand Stress-corrosie kraken (SCC) Beter dan koolstofarme staal, Maar voorzichtigheid is vereist in chloride-rijke of bijtende omgevingen in combinatie met trekspanning.
Testen geeft dat aan dunne carburated secties (< 4 mm) zijn kwetsbaarder, zo niet volledig getemperd. Ph-gecontroleerde remmers en kathodische bescherming verminderen SCC in kritieke toepassingen.
Beschermende coatings en oppervlaktebehandelingen
- Fosfaatconversie coatings: IJzerfosfaat (Bepo) toegepast op 60 ° C voor 10 Minuten levert een laag van 2-5 µm op, Verbetering van verfadhesie en initiële corrosieweerstand.
- Poedercoating / Nat schilderen: Epoxy-polyester poeders genezen 180 ° C zorgen voor 50-80 µm barrièrebescherming, Ideaal voor buiten- of licht corrosieve omgevingen.
- Geëlektropleerd Zink of nikkel: Dun (< 10 µm) Metalen lagen aangebracht na zure beitsen - zink biedt opofferingsbescherming, Terwijl nikkel de slijtage- en corrosieweerstand verbetert.
Oxidatie en schaling van hoge temperatuur
In continue service hierboven 300 °C, 8620 kan dik oxide vormen (schaal) lagen, leidend tot gewichtsverlies van maximaal 0.05 mm/jaar op 400 °C.
Molybdeen -toevoegingen verbeteren de oxidatieresistentie enigszins, Maar voor langdurig gebruik op hoge temperatuur (> 500 °C), Roestvrijstalen of nikkelgebaseerde legeringen hebben de voorkeur.
6. Lasbaarheid en fabricage van 8620 Gelegeerd staal
Voorverwarmen, Interpasseren, en PWHT -aanbevelingen
- Voorverwarmen: 150–200 ° C Voorafgaand aan het lassen vermindert thermische gradiënten en vertraagt koeling om martensiet in de door warmte getroffen zone te voorkomen (HAZ).
- Interpass-temperatuur: Handhaaf 150–200 ° C voor multi-pass lassen om HAZ-hardheid te minimaliseren.
- Warmtebehandeling na het lassen (PWHT): Een stress-reliëftemperatuur bij 550-600 ° C gedurende 2-4 uur zorgt voor HAZ-taaiheid en vermindert restspanningen.
Algemene lasprocessen
- Afgeschermd metaalbooglassen (SMAW): Met behulp van low-hydrogen-elektroden (bijv., E8018-B2) levert treksterktes van 500-550 MPa in lasmetaal op.
- Gasmetaalbooglassen (GMAW/MIG): Flox-cores (ER80S-B2) of massieve draden (ER70S-6) Produceer hoogwaardige lassen met minimale spat.
- Gaswolfraambooglassen (GTAW/TIG): Biedt een precieze controle, vooral voor dunne secties of roestvrijstalen overlays.
Lasmetaal selectie
Voorkeursvulmetalen omvatten 8018 of 8024 serie (SMAW) En ER71T-1/ER80S-B2 (GMAW).
Deze hebben bijpassende hardeheid en tempersende kenmerken, ervoor zorgen dat Weld en HAZ niet bros worden na PWHT.
7. Toepassingen en gebruiksgevallen in de branche
Auto-onderdelen
- Gears en rondsels: Garburated Case (0.8–1,2 mm diepte) met kernstressontgrendeling oppervlakte draagweerstand En kernschokabsorptie—Ideal voor transmissies.
- Stuurschachten en tijdschriften: Profiteren van het leven en taaiheid met een hoge vermoeidheid, Zorgen voor veiligheid in stuursystemen.
Zware machines en bouwapparatuur
- Track rollerschachten en bussen: Hardheid met hoge oppervlakte (> 60 HRC) Bevestig schurend slijtage in barre omstandigheden.
- Emmerspelden en scharnierpennen: Kerntaaiheid voorkomt catastrofale storing onder hoge impact belastingen.
Olie- en gasboorgereedschap
- Boorkragen en subs: Vereisen roterende buigvermoeidheidsweerstand; 8620'S Carburized Surface vermindert slijtage bij het boren van modderomgevingen.
- Koppelingen en schroefdraadverbindingen: Profiteer van corrosiebestendige coatings en door case verharde draden voor hogedrukdienst.
Lagers, Vorkheftrusten, en pivots
- Lagerraces: Gekleten 8620 Bevestigt zich met putjes en afpanden onder high-rpm omstandigheden.
- Mastglijblokken: Hoge kernductiliteit absorbeert shock, Terwijl geharde oppervlakken het verstrijken verminderen.
8. Vergelijkingen met andere carburerende legeringen
Bij het specificeren van een staal van carburatiekwaliteit, Ingenieurs evalueren vaak meerdere legeringen om in evenwicht te komen kosten, mechanische prestaties, Hardheidsdiepte, En taaiheid.
Onderstaand, We vergelijken 8620 Legeringsstaal-een van de meest gebruikte cijfers met de hoeders-met drie gemeenschappelijke alternatieven: 9310, 4140, En 4320.
| Criterium | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Legeringsinhoud | Matig BY/CR/MO | Hoge Ni (1.65–2,00%), Hogere MO | Cr/mo, Geen Ni, Hogere C | Vergelijkbaar met 8620, Snelere S/P -bedieningselementen |
| Casediepte (naar 50 HRC) | ~ 1,5-2,0 mm | ~ 3–4 mm | N.v.t (doorhardend tot ~ 40 HRC) | ~ 1,5-2,0 mm |
| Kernsterkte (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 |
| Oppervlaktehardheid (HRC) | 60–62 HRC (gekleten) | 62–64 HRC (gekleten) | 40–45 HRC (doorhardend) | 60–62 HRC (gekleten) |
Bewerkbaarheid (Genormaliseerd) |
~ 60–65% van 1212 | ~ 50–60% van 1212 | ~ 40–45% van 1212 | ~ 55–60% van 1212 |
| Vervormingscontrole | Gematigd, Polyquench blus aanbevolen | Goed met LPC of gas blus | Hogere vervorming in grote secties | Beter dan 8620 in grote lasmen |
| Kosten (Grondstofbasis) | Basisprijs | +15–25% over 8620 | Vergelijkbaar met 8620 | +5–10% over 8620 |
| Typische use cases | Auto -versnellingen, schachten, Algemene delen | Aerospace Gears, Windturbine Pinions | Krukassen, sterft, Zware machine -onderdelen | Olievelduitrusting, grote gelaste delen |
De juiste legering selecteren
Bij het kiezen tussen deze carburerende legeringen, overwegen:
Casediepte -vereisten:
- Als diepe gevallen (> 3 mm) zijn essentieel, 9310 of LPC-verwerkt 8620 Kandidaten worden.
- Voor gematigde case -diepte (1.5–2.0 mm), 8620 of 4320 zijn zuiniger.
Kernkracht en taaiheid:
- 8620 voldoet aan de meeste gematigde behoeften met UTS ~ 900 MPA in de kern.
- 9310 of 4320 bieden verbeterde taaiheid in grote secties of gelaste assemblages.
Door Hardening vs. Harding van het geval:
- Wanneer een Uniform HRC 40–45 is voldoende, 4140 is vaak meer kosteneffectief, het elimineren van carburerende stappen.
- Als slijtvastheid op werkende oppervlakken is van cruciaal belang, 8620/9310/4320 Zorg voor superieure oppervlaktehardheid.
Kosten en beschikbaarheid:
- In hoogwaardige autotoepassingen, gelegeerd staal 8620 domineert vanwege zijn kosten-tot-prestaties evenwicht.
- 9310 is gerechtvaardigd in ruimtevaart En verdediging Waar prestaties de grondstofkosten vervangen.
Lasbaarheid en fabricagebehoeften:
- 4320'S Snelle onzuiverheidscontrole maakt het de voorkeur in grote gelaste structuren.
- 8620 is gemakkelijker te lassen dan 9310, die strengere voorverwarming en interpass -controles vereist vanwege een hogere hardeheid.
9. Conclusie
8620 legeringsstaal blijft behoren tot de meest veelzijdige case-hardening BESCHIKBAAR BESCHIKBAAR.
Van zijn evenwicht koolstofarm, multi-gelegde chemie naar zijn bewezen prestaties in gekleten, uitgedoofd, en gehard voorwaarde,
8620 voldoet aan de veeleisende vereisten van moderne industrieën - automotief, ruimtevaart, zware machines, olie en gas, en verder.
Door de metallurgie van Alloy Steel 8620 te begrijpen, mechanisch gedrag, verwerkingsparameters, en evoluerende technologieën,
Ingenieurs kunnen vol vertrouwen hoogwaardige componenten specificeren en ontwerpen die voldoen aan de ontwikkeling van vandaag-en anticiperen op de uitdagingen van morgen.
Deze biedt hoogwaardige 8620 Legeringsstaalcomponenten
Bij DEZE, Wij zijn gespecialiseerd in het produceren van precisie-ontwikkelde componenten gemaakt van gelegeerd staal, Een vertrouwd materiaal dat bekend staat om zijn uitzonderlijke combinatie van oppervlaktehardheid en kernstuwheid.
Dankzij zijn uitstekende carburerende mogelijkheden, ons 8620 Onderdelen leveren uitstekend slijtvastheid, vermoeidheidsterkte, En dimensionale stabiliteit, Zelfs bij veeleisende mechanische toepassingen.
Onze geavanceerde Warmtebehandelingsprocessen, streng kwaliteitscontrole, En In-house bewerkingsmogelijkheden Zorg ervoor dat elke component voldoet aan de hoogste industrienormen.
Of u nu inkoopt automobiel, ruimtevaart, zware machines, of Industriële aandrijflijnsystemen.
Waarom kiezen voor Dze's 8620 Onderdelen van gelegeerd staal?
- Superieure zaak verhard 60–62 HRC
- Uitstekende hardheid en vermoeidheidsweerstand
- Aangepaste bewerking en oppervlaktebehandelingen beschikbaar
- Volledig compliant met ASTM, SAE, en AMS -normen
- OEM- en volumeproductieondersteuning
Van Gezers en schachten naar Nokkenassen en speciale mechanische onderdelen, DEZE levert betrouwbaar, Hoogwaardige oplossingen op maat gemaakt op uw behoeften.
Neem contact met ons op vandaag om meer te leren of een offerte aan te vragen.
Veelgestelde vragen - 8620 Gelegeerd staal
Waarom is 8620 staal geschikt voor carburiseren?
8620 heeft een relatief laag koolstofgehalte in de kern (ca.. 0.2%), die ductiliteit handhaaft, Terwijl de legeringselementen diepe case -verharding mogelijk maken tot 60-62 HRC.
Dit maakt het ideaal voor het weerstand van het oppervlak zonder de kernsterkte op te offeren.
Aan welke warmtebehandelingen worden meestal toegepast 8620 gelegeerd staal?
Typische behandelingen zijn onder meer carburiseren, gevolgd door afschrikken en temperen. Dit proces verhardt de oppervlaktelaag met behoud van een zachter, Meer ductiele kern.
Normaliseren en gloeien kan ook worden gebruikt voorafgaand aan carburatie voor verbeterde machinabiliteit of graanverfijning.7.
Is 8620 Eenvoudig te bewerken en te lassen?
In de gegloeide toestand, 8620 vertoont een goede bewerkbaarheid. Echter, Bewerkingen na de carburering moeten worden beperkt om gereedschapslijtage te voorkomen.
Het kan worden gelast in de gegloeide of genormaliseerde toestand, maar vereist voorverwarming en post-geliefde stressverlichting om kraken te voorkomen.
Welke normen dekken 8620 gelegeerd staal?
Veel voorkomende specificaties voor 8620 erbij betrekken:
- ASTM A29 / A29M - Algemene vereisten
- SAE J404 - Chemische samenstelling
- AMS 6274 / AMS 6276 - Aerospace Quality cijfers
