1. Введение
За прошедшее столетие, 8620 легированная сталь заработал репутацию рабочей лошадки в отраслях, требующих задержан, Компоненты высокого брата- от автомобильных передач до тяжелых валов машин.
Впервые разработан в середине 20-го века, 8620 падает под SAE J403 номенклатура -система (часто параллельно ASTM A681 или AISI Классификации) как низкоплавенный, Карбинизирующий сорт сталь.
Его сбалансированная химия - модерное содержание углерода, дополненное никелем, хром,
и молибденам - угловые Глубокий карбуризатор и последующие циклы гашения/температуры, которые производят тяжелый внешний корпус на вершине а пластичный, жесткое ядро.
Следовательно, АИСИ 8620 сталь появляется в приложениях, которые требуют износостойкость на поверхности, не жертвуя воздействие на устойчивость внутренне.
Эта статья исследует 8620 с разных точек зрения - металлургический, механический, обработка, и экономический - чтобы обеспечить тщательное, профессионал, и заслуживающий доверия ресурс.
2. Химический состав 8620 Легированная сталь
| Элемент | Типичный диапазон (мастерская %) | Роль / Эффект |
|---|---|---|
| Углерод (С) | 0.18 – 0.23 | - обеспечивает укрепление после карбинизации - формирует мартенситный корпус во время погашения - Низкий ядро углерод обеспечивает жесткий, пластичный ядро |
| Марганец (Мин.) | 0.60 – 0.90 | - действует как изобилие во время таяния во время таяния - Продвигает образование аустенита, Улучшение устойчивости - Увеличивает прочность и прочность на растяжение |
| Кремний (И) | 0.15 – 0.35 | - служит модификатором и модификатором серы - Увеличение силы и твердости - Улучшает отклик в отмену |
| Никель (В) | 0.40 – 0.70 | - Увеличивает устойчивость к основной и воздействию устойчивости - углубляет закаленность для единого ядра мартенсита - немного улучшает коррозионную стойкость |
Хром (Кр) |
0.40 – 0.60 | - способствует устойчивости и устойчивости к износу в случае - образует карбиды сплавов, которые усиливают твердость поверхности - способствует стабильности отпускания |
| Молибден (Мо) | 0.15 – 0.25 | - Увеличивает закаленность и глубину твердости -Улучшает высокотемпературную прочность и сопротивление ползучести - Уточняет размер зерна |
| Медь (Cu) | ≤ 0.25 | - действует как нечистота - слегка улучшает коррозионную стойкость - минимальное влияние на укрепление или механические свойства |
| Фосфор (П) | ≤ 0.030 | - нечистота, которая увеличивает силу, но снижает прочность - сохраняется низко, чтобы избежать хрупкости в сердечнике |
| сера (С) | ≤ 0.040 | - Примесь, которая улучшает механизм путем формирования сульфидов марганца - Чрезмерная S может вызвать горячую краткость; контролируется для поддержания пластичности |
| Железо (Фе) | Баланс | - элемент базовой матрицы - носит все легирующие дополнения и определяют общую плотность и модуль |
3. Физические и механические свойства 8620 Легированная сталь
Ниже приведена таблица, обобщенная ключевые физические и механические свойства 8620 сплавная сталь в его нормализованной (основной) и закармливаться (Стоп + закаленный + закален) условия:
| Свойство | Нормализованный (Основной) | Сторонен | Примечания |
|---|---|---|---|
| Плотность (ведущий) | 7.85 г/см³ | 7.85 г/см³ | Та же плотность базовой плотности во всех условиях |
| Теплопроводность (20 °С) | 37–43 Вт/м · к | 37–43 Вт/м · к | Типично для низкопластных сталей |
| Удельное тепло (ведущий) | 460 Дж/кг·К | 460 Дж/кг·К | Значения незначительно изменяются после термообработки |
| Модуль упругости (Э) | 205–210 GPA | 205–210 GPA | Остается по существу постоянным |
| Коэффициент теплового расширения (20–100 ° C.) | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /° C | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /° C | Не зависит от поверхностных обработок |
Предел прочности (ОТС) |
550–650 МПа | 850–950 МПа | Основной (нормализован) против. случай (поверхность) После карбуризации + утомить + характер |
| Предел текучести (0.2% компенсировать) | 350–450 МПа | 580–670 МПа | Выход ядра в нормализованном состоянии; случай после Q&Т |
| Удлинение (в 50 ММ Гейдж) | 15–18% | 12–15% | Ядро сохраняет более высокую пластичность; корпус немного ниже, но все же пронзительный вокруг закаленного слоя |
| Твердость (полупансион) | 190–230 HB | - | Нормализованная твердость перед тем, как карбинизировать |
| Твердость поверхности корпуса (СПЧ) | - | 60–62 HRC | Измеряется на непосредственной поверхности после Q&Т |
| Основная твердость (СПЧ) | - | 32–36 HRC | Измерено ~ 5–10 мм под поверхностью после Q&Т |
Эффективная глубина случая |
- | 1.5–2.0 mm (50 СПЧ) | Depth at which hardness falls to ~ 50 СПЧ |
| Чарпи V-Notch Empakce (20 °С) | 40–60 J | Основной: ≥ 35 Дж; Случай: 10–15 J | Core toughness remains high; case is harder and less tough |
| Rotating Bending Fatigue Limit (R = –1) | ~ 450–500 MPa | ~ 900–1,000 MPa | Case-hardened surface greatly improves fatigue resistance |
| Прочность на сжатие | 600–700 МПа | 900–1,100 МПа | Case compression ~3× core tensile; core compression ~3× core tensile |
| Износостойкость | Умеренный | Отличный | Surface hardness of ~60 HRC provides high wear resistance |
Примечания:
- All values are approximate and depend on exact processing parameters (например, tempering temperature, quench medium).
- Normalized properties represent the un-carburized, annealed state. Carburized case values reflect typical gas-carburizing (0.8–1.0 % C case), масло/утоление + характер (180 °С) циклы.
- Fatigue and impact values assume standard test specimens; real-world components may vary due to residual stresses and geometry.
4. Термообработка и упрочнение поверхности 8620 Легированная сталь
Обычные циклы тепловой обработки
Austenitizing
- Температурный диапазон: 825–870 °C, depending on section size (higher for thicker sections to ensure full austenitization).
- Удерживать время: 30–60 минут, ensuring uniform austenite grain formation.
- Соображения: Too high a temperature or excessive hold can cause grain coarsening, уменьшение прочности.
закалка
- Середина: Oil of medium viscosity (например, ISO 32–68) or polymer-based quenchants to reduce distortion, Особенно в сложной геометрии.
- Target Core Hardness: ~32–36 HRC after tempering.
Закалка
- Температурный диапазон: 160–200 °C for carburized parts (to preserve a hard case), or 550–600 °C for through-hardened requirements.
- Удерживать время: 2–4 часа, с последующим воздушным охлаждением.
- Результат: Balances hardness with toughness—higher temp temper (550 °С) yields more ductile core but softer surface.
Целевые процедуры
Упаковать карбинизирующие
- Процедура: Encasing parts in charcoal-based packs at 900–930 °C for 6–24 hours (depending on desired case depth), then quench.
- Плюсы/минусы: Low-cost equipment, but variable case uniformity and greater distortion.
Газовый карбинизирующий
- Процедура: Controlled atmosphere furnaces introduce carbon-bearing gases (метан, пропан) at 920–960 °C; глубина случая часто 0,8–1,2 мм за 4–8 часов.
- Преимущества: Точный углеродный потенциал, минимальное искажение, Повторяемые глубины корпуса.
Вакуум (Низкий давление, LPC)
- Процесс: Карбинизируя под низким давлением, Процессы промышленности при 920–940 ° C, с последующим быстрым газом газа высокого давления.
- Преимущества: Отличная единообразие корпуса (± 0,1 мм), Снижение окисления («Белый слой» минимизируется), и узкий контроль искажений, При более высоких затратах на оборудование.
Микроструктурные изменения во время карбинизации, закалка, и отпуск
- Цементация: Представляет градиент углерода (Поверхность ~ 0,85–1,0% C до сердечника ~ 0,20% c), формирование аустенитного слоя корпуса.
- закалка: Трансформирует карманенный корпус в мартенсит (60–62 HRC), в то время как ядро превращается в смешанный мартенсит-вспомогательный мартенсит или бейнит (в зависимости от тяжести утоления).
- Закалка: Уменьшает остаточные напряжения, Конверты сохранены аустенит, и допускает карбид осаждения (Fe₃c, CR-богатые карбиды) Чтобы улучшить прочность.
Идеальный цикл характера (180–200 ° C для 2 часы) дает случай с тонкое распределение карбида и ядро пластичного.
Преимущества упрочнения дела по сравнению
- Твердость поверхности (60–62 HRC) сопротивляется ношению и ямке.
- Основная прочность (32–36 HRC) Поглощает удар и предотвращает катастрофическую хрупкую неудачу.
- Остаточное управление стрессом: Надлежащий отпуск снижает насажденные напряжения, приводя к минимальной части искажения части и высокой усталости жизни.
Контроль искажений и управление остаточным стрессом
- Утолить средний выбор: Масло против. Полимер против. Газовое гаситель - из -за разных кривых охлаждения.
Полимерные утоления (например, 5–15% Полиалкиленгликоль) часто уменьшает деформацию по сравнению с нефтью. - Дизайн светильника: Равномерная поддержка и минимальная сдержанность во время погашения уменьшают изгиб или скручивание.
- Многочисленные шаги запуска: Первый низкотемперативный характер стабилизирует мартенсит, с последующим более высоким температурным характером для дальнейшего снижения остаточного напряжения.
5. Коррозионная стойкость и эффективность экологии
Атмосферная и водная коррозия
Как низкопластная сталь, 8620 проявляет умеренную коррозионную стойкость в атмосферных условиях. Однако, незащищенные поверхности может окислять (ржавчина) Через несколько часов во влажной среде.
В водной или морской среде, Скорость коррозии ускоряется из -за атаки хлорида.
A typical as-quenched and tempered surface (32 СПЧ) в 3.5% NaCl в 25 °C shows ~0.1–0.3 mm/year uniform corrosion.
Следовательно, Защитные покрытия (фосфат, краска, or electroplated Zn/Ni) often precede service in corrosive settings.
Стресс-коррозионное растрескивание восприимчивость
8620’s moderate toughness post-carburizing helps resist stress-corrosion cracking (SCC) better than high-carbon steels, but caution is required in chloride-rich or caustic environments combined with tensile stress.
Testing indicates that thin carburized sections (< 4 мм) are more vulnerable if not fully tempered. pH-controlled inhibitors and cathodic protection mitigate SCC in critical applications.
Защитные покрытия и обработка поверхности
- Phosphate Conversion Coatings: Iron-phosphate (FePO₄) applied at 60 ° C для 10 minutes yields a 2–5 µm layer, improving paint adhesion and initial corrosion resistance.
- Порошковое покрытие / Wet Painting: Epoxy-polyester powders cured at 180 °C provide 50–80 µm of barrier protection, Идеально подходит для наружной или слегка коррозийной среды.
- Гальванированный Цинк или никель: Тонкий (< 10 мкм) Металлические слои, применяемые после кислотного маринования - цинк обеспечивает жертвенную защиту, тогда как никель усиливает износ и коррозионную стойкость.
Высокотемпературное окисление и масштабирование
В непрерывном обслуживании выше 300 °С, 8620 может образовывать толстый оксид (шкала) слои, приводя к потере веса до 0.05 мм/год в 400 °С.
Добавление молибдена несколько улучшает устойчивость к окислению, Но для длительного высокотемпературного использования (> 500 °С), предпочтительны сплавы на основе нержавеющей стали или никеля.
6. Сварка и изготовление 8620 Легированная сталь
Разогреть, Межпесс, и рекомендации PWHT
- Предварительный нагрев: 150-200 ° C до сварки уменьшает тепловые градиенты и замедляет охлаждение, чтобы предотвратить мартенсит в затронутой тепловой зоне (ЗТВ).
- Межпроходная температура: Поддерживать 150–200 ° C для многопроходных сварных швов, чтобы минимизировать твердость опасности.
- Послесварочная термообработка (PWHT): Уровень с рельефом стресса при 550–600 ° С в течение 2–4 часов обеспечивает надежность опасности и снижает остаточные напряжения.
Общие сварочные процессы
- Дуговая сварка защищенного металла (СМАВ): Используя электроды с низким гидрогенами (например, E8018-B2) Доходность прочности на растяжение 500–550 МПа в металле сварки.
- Газовая дуговая сварка металлов (Gmaw/Mig): Flux-Cored (ER80S-B2) или твердые провода (ER70S-6) производить высококачественные сварные швы с минимальным брызгом.
- Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW/TIG): Предлагает точный контроль, Особенно для тонких срезов или наложений нержавеющей стали.
Сварная металлическая выбор
Предпочтительные металлы наполнителя включают 8018 или 8024 ряд (СМАВ) и ER71T-1/ER80S-B2 (ГМАВ).
Они имеют соответствующие характеристики укрепления и отпуска, Обеспечение Weld и HAC не становятся хрупкими после PWHT.
7. Приложения и варианты использования отрасли
Автомобильные компоненты
- Передачи и шестерни: Сторонен (0.8–1,2 мм глубина) с выявлением основного стресса устойчивость к износу поверхности и Основное шоковое поглощение- Идеально для передачи.
- Рулевые валы и журналы: Воспользуйтесь высокой усталостью жизни и выносливостью, Обеспечение безопасности в системах рулевого управления.
Тяжелая оборудование и строительное оборудование
- Стволовые валы и втулки.: Высокая поверхностная твердость (> 60 СПЧ) борется с абразивным износом в суровых условиях.
- Штифты и шпильки: Прочности ядра предотвращает катастрофическое сбой при высоких нагрузках.
Инструменты бурения нефти и газа
- Буровые воротники и подводные лодки: Требовать вращающейся устойчивости к усталости; 8620Сторонная поверхность уменьшает износ в буровой грязи..
- Муфты и резьбовые соединения: Получите выгоду от устойчивых к коррозии покрытиям и приготовлению кейса для обслуживания высокого давления.
Подшипники, Вилочные мачты, и оловы
- Гонки: Стоп 8620 сопротивляется ячеи.
- Мачта слайд -блоки: Высокая ядро пластичность поглощает шок, в то время как закаленные поверхности уменьшают пылование.
8. Сравнения с другими сплавами, которые
При указании стали карбибиризации, Инженеры часто оценивают несколько сплавов, чтобы сбалансировать расходы, механические характеристики, Твердость глубина, и прочность.
Ниже, Мы сравниваем 8620 Сплава Сталь-одна из наиболее широко используемых оценок, удерживающих случай-с тремя общими альтернативами: 9310, 4140, и 4320.
| Критерий | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Содержание сплава | Умеренный от/cr/mo | Высокий ни (1.65–2,00%), Высший Мо | Cr/Mo, Нет ни, выше c | Похоже на: 8620, Ужесточание элементов управления S/P. |
| Глубина корпуса (к 50 СПЧ) | ~ 1,5–2,0 мм | ~ 3–4 mm | Н/Д (through-hardening to ~40 HRC) | ~ 1,5–2,0 мм |
| Основная прочность (вопрос&Т) | 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 |
| Твердость поверхности (СПЧ) | 60–62 HRC (Стоп) | 62–64 HRC (Стоп) | 40–45 HRC (through-hardening) | 60–62 HRC (Стоп) |
Обрабатываемость (Нормализованный) |
~ 60–65% of 1212 | ~ 50–60% of 1212 | ~ 40–45% of 1212 | ~ 55–60% of 1212 |
| Контроль искажений | Умеренный, polyquench quench recommended | Good with LPC or gas quench | Higher distortion in large sections | Лучше 8620 in large weldments |
| Расходы (Raw Material Basis) | Базовая цена | +15–25% over 8620 | Похоже на: 8620 | +5–10% over 8620 |
| Типичные варианты использования | Automotive gears, валы, general parts | Aerospace gears, wind turbine pinions | Кратчики, умирает, heavy machine parts | Нефтяное оборудование, large welded parts |
Выбор правильного сплава
When choosing between these carburizing alloys, учитывать:
Требования к глубине корпуса:
- Если deep cases (> 3 мм) необходимы, 9310 или LPC-processed 8620 become candidates.
- For moderate case depth (1.5–2.0 mm), 8620 или 4320 are more economical.
Основная сила и прочность:
- 8620 meets most moderate-duty needs with UTS ~ 900 MPa in the core.
- 9310 или 4320 Предлагайте повышенную прочность в больших участках или сварки.
Сквозной против. Служба:
- Когда а Униформа HRC 40–45 достаточно, 4140 часто более экономически эффективно, Устранение карбинизирующих шагов.
- Если износостойкость На рабочих поверхностях очень важно, 8620/9310/4320 обеспечить превосходную поверхностную твердость.
Стоимость и доступность:
- В автомобильных приложениях с большим объемом, легированная сталь 8620 доминирует из -за его стоимость до выполнения баланс.
- 9310 оправдан в аэрокосмический и защита где производительность заменяет стоимость сырья.
Свариваемость и потребности в изготовлении:
- 4320С более жесткий контроль примесей делает его предпочтительным в Большие сварные сооружения.
- 8620 сварки легче, чем 9310, который требует более строгого предварительного нагрева и межпесс.
9. Заключение
8620 Сплава Сталь продолжает ранжироваться среди Большинство универсальных корпусов стали доступны.
От его сбалансированного низкоуглеродистый, Многопользовательская химия к его проверенной производительности в Стоп, закаленный, и закален состояние,
8620 соответствует строгим требованиям современных отраслей - автомотический, аэрокосмический, тяжелая техника, нефть и газ, и за его пределами.
Понимая металлургию из сплавной стали 8620, механическое поведение, Параметры обработки, and evolving technologies,
Инженеры могут с уверенностью указать и разработать высокопроизводительные компоненты, которые соответствуют сегодняшним развивающимся требованиям-и предвидят завтрашние проблемы.
Дез предлагает высококачественное 8620 Сплановые стальные компоненты
В ЭТОТ, we specialize in producing precision-engineered components made from легированная сталь, a trusted material known for its exceptional combination of surface hardness and core toughness.
Thanks to its excellent carburizing capabilities, наш 8620 parts deliver outstanding износостойкость, усталость сила, и стабильность размеров, even in demanding mechanical applications.
Our advanced процессы термической обработки, строгий Контроль качества, и in-house machining capabilities ensure that each component meets the highest industry standards.
Whether you’re sourcing for автомобильный, аэрокосмический, тяжелая техника, или industrial drivetrain systems.
Почему выбирают Deze's 8620 Детали из легированной стали?
- Superior case hardening up to 60–62 HRC
- Отличная стойкость и устойчивость к усталости
- Custom machining and surface treatments available
- Fully compliant with АСТМ, САЭ, and AMS standards
- OEM and volume production support
От gears and shafts к camshafts and specialty mechanical parts, ЭТОТ доставляет надежным, Высокопроизводительные решения, адаптированные к вашим потребностям.
Связаться с нами сегодня, чтобы узнать больше или запросить цитату.
Часто задаваемые вопросы - 8620 Легированная сталь
Почему 8620 Сталь подходит для карбинизации?
8620 имеет относительно низкое содержание углерода в сердечнике (примерно. 0.2%), который поддерживает пластичность, В то время как его легирующие элементы позволяют глубоко упростить корпус до 60–62 HRC.
Это делает его идеальным для сопротивления износа поверхности, не жертвуя прочностью ядра.
Какие теплообразные обработки обычно применяются 8620 легированная сталь?
Типичные процедуры включают в себя карбинирирование, с последующей закалкой и отпуском. Этот процесс укрепляет поверхностный слой, сохраняя более мягкий, Более пластичное ядро.
Нормализация и отжиг также могут быть использованы до карбанизации для улучшения оборудования или уточнения зерна.7.
Является 8620 Легко в машине и сварке?
В отожженном состоянии, 8620 демонстрирует хорошую механизм. Однако, Обработка после Карбурации должна быть ограничена, чтобы избежать износа.
Он может быть сварен в отожженном или нормализованном состоянии, но требует предварительного нагрева и снятия напряжений после пост..
Какие стандарты покрывают 8620 легированная сталь?
Общие спецификации для 8620 включать:
- ASTM A29 / A29M - Общие требования
- SAE J404 - Химический состав
- АМС 6274 / АМС 6276 - Аэрокосмические оценки качества
