1. Вступ
За минуле століття, 8620 легована сталь заслужила репутацію робочої конячки в галузях, які потребують загартований, високоміцні компоненти— від автомобільних передач до валів важких машин.
Вперше розроблений у середині 20 ст, 8620 підпадає під SAE J403 номенклатурна система (часто паралельно ASTM A681 або Класифікації AISI) як a низьколеговані, науглерожувальний сорт сталь.
Його збалансований хімічний склад — помірний вміст вуглецю з додаванням нікелю, хром,
і молібден — дозволяє глибоке цементування і наступні цикли загартування/відпуску, які виробляють a жорсткий зовнішній корпус на вершині a Герцоги, жорстке ядро.
Отже, Aisi 8620 сталь з'являється в додатках, які потребують Опір зносу на поверхні без жертв ударостійкість внутрішньо.
Ця стаття досліджує 8620 з багатьох точок зору — металургійний, механічний, обробка, та економічні—забезпечувати ретельну, професійний, і надійний ресурс.
2. Хімічний склад 8620 Лепка сталь
| Елемент | Типовий діапазон (мас %) | Роль / Ефект |
|---|---|---|
| Вуглець (C) | 0.18 - 0.23 | – Забезпечує гартування після науглерожування – Утворює мартенситний футляр під час загартування – Низький вміст вуглецю всередині забезпечує міцність, пластичний сердечник |
| Марганець (Мн) | 0.60 - 0.90 | – Діє як розкислювач під час плавлення – Сприяє утворенню аустеніту, поліпшення прогартовуваності – Підвищує міцність і міцність на розрив |
| Кремнію (І) | 0.15 - 0.35 | – Служить розкислювачем і модифікатором сірки - Підвищує міцність і твердість – Покращує реакцію на загартування |
| Нікель (У) | 0.40 - 0.70 | – Підвищує міцність серцевини та стійкість до ударів – Поглиблює прогартовуваність для рівномірного серцевинного мартенситу – Трохи підвищує стійкість до корозії |
Хром (Cr) |
0.40 - 0.60 | – Сприяє загартовуванню та зносостійкості корпусу – Утворює леговані карбіди, які підвищують твердість поверхні – Сприяє стабільності відпуску |
| Молібден (Mo) | 0.15 - 0.25 | – Збільшує прогартовуваність і глибину твердості – Покращує міцність при високих температурах і опір повзучості – Уточнює розмір зерна |
| Мідь (Куточок) | ≤ 0.25 | – Діє як домішка – Дещо підвищує стійкість до корозії – Мінімальний вплив на зміцнюваність або механічні властивості |
| Фосфор (С) | ≤ 0.030 | – Домішки, що підвищують міцність, але знижують в’язкість – Зберігайте на низькому рівні, щоб уникнути крихкості серцевини |
| Сірка (S) | ≤ 0.040 | – Домішка, яка покращує оброблюваність шляхом утворення сульфідів марганцю – Надмірна S може спричинити задишку; контролюється для збереження пластичності |
| Прасувати (Феод) | Балансувати | – Базовий матричний елемент – містить усі легуючі добавки та визначає загальну густину та модуль |
3. Фізичні та механічні властивості 8620 Лепка сталь
Нижче наведено таблицю з узагальненням основних фізичних і механічних властивостей 8620 легована сталь у своїй норм (ядро) і загартований (цементований + гаситься + загартований) умови:
| Майно | Унормований (Ядро) | Цементований корпус | Нотатки |
|---|---|---|---|
| Щільність (r) | 7.85 g/cm³ | 7.85 g/cm³ | Однакова щільність основи в будь-яких умовах |
| Теплопровідність (20 ° C) | 37–43 Вт/м·К | 37–43 Вт/м·К | Характерно для низьколегованих сталей |
| Питома теплоємність (cₚ) | 460 J/кг · k | 460 J/кг · k | Значення змінюються незначно після термічної обробки |
| Модуль пружності (Е) | 205–210 ГПа | 205–210 ГПа | Залишається по суті постійним |
| Коефіцієнт теплового розширення (20–100 ° C) | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /°C | 12.0–12,5 × 10⁻⁶ /°C | Не піддається обробці поверхні |
Сила на розрив (UTS) |
550–650 МПа | 850–950 МПа | Ядро (нормалізовано) проти. справа (поверхні) після цементації + гасіння + темперамент |
| Похідна сила (0.2% зсув) | 350–450 МПа | 580–670 МПа | Вихід ядра в нормованому стані; дохід після Q&Т |
| Подовження (у 50 калібр мм) | 15–18% | 12–15% | Серцевина зберігає високу пластичність; корпус трохи нижчий, але все ще пластичний навколо загартованого шару |
| Твердість (HB) | 190–230 HB | - | Нормована твердість перед науглерожуванням |
| Твердість поверхні корпусу (HRC) | - | 60–62 HRC | Вимірюється на поверхні безпосередньо після Q&Т |
| Твердість серцевини (HRC) | - | 32–36 HRC | Вимірюється ~ 5–10 мм під поверхнею після Q&Т |
Ефективна глибина корпусу |
- | 1.5–2,0 мм (50 HRC) | Глибина, на якій твердість падає до ~ 50 HRC |
| Шарпі V-Notch Impact (20 ° C) | 40–60 Дж | Ядро: ≥ 35 J; Справа: 10–15 Дж | Міцність серцевини залишається високою; справа важча і менш жорстка |
| Межа втомленості при вигині при обертанні (R = –1) | ~ 450–500 МПа | ~ 900–1000 МПа | Цементована поверхня значно покращує стійкість до втоми |
| Міцність на стиск | 600–700 МПа | 900–1100 МПа | Стиснення корпусу ~3× розтяг серцевини; стиснення серцевини ~3× розтягнення серцевини |
| Опір зносу | Помірний | Відмінний | Твердість поверхні ~60 HRC забезпечує високу зносостійкість |
Нотатки:
- Всі значення є приблизними і залежать від точних параметрів обробки (Напр., температура гарту, загасити середовище).
- Нормовані властивості представляють ненауглерожені, відпалений стан. Значення навуглецьованого корпусу відображають типове науглерожування газом (0.8–1,0 % C випадок), масло/гасити + темперамент (180 ° C) цикли.
- Значення втоми та удару передбачають стандартні випробувальні зразки; реальні компоненти можуть відрізнятися через залишкові напруги та геометрію.
4. Термічна обробка та зміцнення поверхні 8620 Лепка сталь
Загальні цикли термічної обробки
Аустенітизація
- Діапазон температури: 825–870 °C, в залежності від розміру секції (вище для більш товстих секцій, щоб забезпечити повну аустенітізацію).
- Час утримання: 30–60 хвилин, забезпечення рівномірного формування зерен аустеніту.
- Міркування: Занадто висока температура або надмірна витримка може спричинити укрупнення зерна, зниження міцності.
Гасіння
- Середній: Масло середньої в'язкості (Напр., ISO 32–68) або загартувачі на полімерній основі для зменшення спотворень, особливо у складних геометріях.
- Цільова твердість сердечника: ~32–36 HRC після гарту.
Загартовування
- Діапазон температури: 160–200 °C для науглерожених деталей (зберегти жорсткий футляр), або 550–600 °C для вимог до наскрізного зміцнення.
- Час утримання: 2– 4 години, з подальшим повітряним охолодженням.
- Результат: Врівноважує твердість і в'язкість—висока температура (550 ° C) дає більш пластичне ядро, але більш м'яку поверхню.
Процедури цементації
Пакет цементації
- Процедура: Укладання деталей у пакети на основі деревного вугілля при 900–930 °C протягом 6–24 годин (залежно від бажаної глибини корпусу), потім загасити.
- Плюси/Мінуси: Недороге обладнання, але змінна однорідність регістру та більше спотворення.
Газова цементація
- Процедура: Печі з контрольованою атмосферою вводять гази, що містять вуглець (метан, пропан) при 920–960 °C; глибина футляра часто 0,8–1,2 мм за 4–8 годин.
- Переваги: Точний вуглецевий потенціал, мінімальне спотворення, повторювані глибини корпусу.
Вакуумна цементація (Цементація під низьким тиском, LPC)
- Обробка: Цементація під низьким тиском, високочисті технологічні гази при 920–940 °C, з наступним швидким гасінням газу під високим тиском.
- Вигоди: Відмінна однорідність корпусу (±0,1 мм), знижене окислення («білий шар» зведено до мінімуму), і жорсткий контроль спотворень, при вищій вартості обладнання.
Мікроструктурні зміни під час цементації, Гасіння, і Загартування
- Карбюризація: Вводить вуглецевий градієнт (поверхні ~0,85–1,0% C до серцевини ~0,20% C), формування аустенітного футлярного шару.
- Гасіння: Перетворює науглерожений корпус на мартенсит (60–62 HRC), тоді як ядро перетворюється на a змішаний мартенситно-відпущений мартенсит або бейніт (в залежності від ступеня гасіння).
- Загартовування: Зменшує залишкові напруги, перетворює залишковий аустеніт, і дозволяє осадження карбіду (Fe₃C, Cr-багаті карбіди) для покращення міцності.
Ідеальний цикл темпераменту (180–200 °C протягом 2 годинник) дає випадок с тонкий розподіл карбіду і пластичний сердечник.
Переваги загартування в порівнянні з наскрізним зміцненням
- Поверхнева твердість (60–62 HRC) стійкий до зношування та виїмки.
- Основна міцність (32–36 HRC) поглинає удари та запобігає катастрофічному крихкому руйнуванню.
- Управління залишковим стресом: Правильний відпуск зменшує напруги, спричинені загартуванням, що призводить до мінімальної деформації деталей і високого терміну служби втоми.
Контроль спотворень і управління залишковою напругою
- Вибір середовища гасіння: Нафта vs. полімер проти. газове гасіння — кожен створює різні криві охолодження.
Полімерні загартовувачі (Напр., 5–15% поліалкіленгліколю) часто зменшують викривлення порівняно з маслом. - Дизайн світильників: Рівномірна підтримка та мінімальне обмеження під час гасіння зменшують вигин або скручування.
- Кілька етапів загартування: Перший низькотемпературний відпуск стабілізує мартенсит, з подальшим відпуском при вищій температурі для подальшого зменшення залишкової напруги.
5. Стійкість до корозії та екологічність
Атмосферна та водна корозія
Як а низьколегована сталь, 8620 виявляє помірну стійкість до корозії в атмосферних умовах. Однак, незахищені поверхні може окислюватися (іржа) протягом кількох годин у вологому середовищі.
У водному або морському середовищі, швидкість корозії прискорюється через вплив хлоридів.
Типова загартована та відпущена поверхня (32 HRC) у 3.5% NaCl при 25 °C демонструє рівномірну корозію ~0,1–0,3 мм/рік.
Отже, захисні покриття (фосфат, фарба, або гальванічним Zn/Ni) часто передують обслуговуванню в умовах корозії.
Схильність до корозійного розтріскування під напругою
8620Помірна міцність після цементації допомагає опиратися корозійне розтріскування (SCC) краще, ніж високовуглецеві сталі, але потрібна обережність у багатих хлоридами або їдких середовищах у поєднанні з напругою розтягування.
Про це свідчить тестування тонкі цементовані зрізи (< 4 мм) вони більш вразливі, якщо не повністю загартовані. Інгібітори з контрольованим pH і катодний захист пом'якшують SCC у критичних випадках.
Захисні покриття та обробка поверхонь
- Фосфатні конверсійні покриття: Залізо-фосфатні (FePO₄) застосовується при 60 ° C для 10 хвилин дає шар 2–5 мкм, покращує адгезію фарби та початкову стійкість до корозії.
- Порошкове покриття / Мокрий живопис: Епоксидно-поліефірні порошки, що отверждаются при 180 °C забезпечують бар'єрний захист 50–80 мкм, ідеально підходить для зовнішніх або помірно корозійних середовищ.
- Гальванічний Цинк або нікель: Тонкий (< 10 мкм) металеві шари, нанесені після травлення кислотою — цинк забезпечує жертовний захист, тоді як нікель підвищує стійкість до зношування та корозії.
Високотемпературне окислення та утворення накипу
У безперервній службі вище 300 ° C, 8620 може утворювати густий оксид (масштаб) шари, що призводить до втрати ваги до 0.05 мм/рік при 400 ° C.
Добавки молібдену дещо покращують стійкість до окислення, але для тривалого використання при високій температурі (> 500 ° C), кращими є нержавіючі сплави або сплави на основі нікелю.
6. Зварюваність і виготовлення 8620 Лепка сталь
Розігріти, Міжпрохідний, і Рекомендації PWHT
- Попереднє нагрівання: 150–200 °C перед зварюванням зменшує температурні градієнти та уповільнює охолодження для запобігання появи мартенситу в зоні термічного впливу (Хаз).
- Міжпрохідна температура: Підтримуйте 150–200 °C для багатопрохідного зварювання, щоб мінімізувати твердість ЗТВ.
- Післяопрез (Pwht): Відпуск для зняття напруги при 550–600 °C протягом 2–4 годин забезпечує ударну в’язкість ЗТВ і знижує залишкові напруги.
Загальні процеси зварювання
- Дугове зварювання в екранованому металі (SMAW): Використання низьководневих електродів (Напр., E8018-B2) дає міцність на розрив 500-550 МПа в металі шва.
- Газове дугове зварювання металу (GMAW/MIG): Порошкова (ER80S-B2) або тверді дроти (ER70S-6) створювати високоякісні зварні шви з мінімальним розбризкуванням.
- Газова вольфрамова дугова зварка (GTAW/TIG): Забезпечує точне керування, особливо для тонких секцій або накладок з нержавіючої сталі.
Вибір металу шва
Переважні наповнювальні метали включають 8018 або 8024 серія (SMAW) і ER71T-1/ER80S-B2 (GMAW).
Вони мають відповідні характеристики гартування та відпуску, забезпечення того, що зварний шов і ЗТВ не стають крихкими після PWHT.
7. Програми та випадки використання в галузі
Автомобільні компоненти
- Шестерні та шестерні: Цементований корпус (0.8–1,2 мм глибина) зі зниженою продуктивністю ядра поверхнева зносостійкість і амортизація сердечника— ідеально підходить для передач.
- Рульові вали та цапфи: Перевага від високої втомної довговічності та міцності, забезпечення безпеки в системах рульового управління.
Важка техніка та будівельне обладнання
- Вали та втулки опорних роликів: Висока твердість поверхні (> 60 HRC) бореться з абразивним зносом у важких умовах.
- Штифти ковша та петлі: Жорсткість серцевини запобігає катастрофічній поломці під сильними ударними навантаженнями.
Інструменти для буріння нафти та газу
- Бурильні манжети та переходники: Вимагають стійкості до втоми при вигині, що обертається; 8620цементована поверхня зменшує зношування в середовищах бурового розчину.
- Муфти та різьбові з'єднання: Перевага від корозійностійких покриттів і загартованої різьби для роботи під високим тиском.
Підшипники, Щогли навантажувача, і опори
- Гонки підшипників: Цементований 8620 протистоїть утворенню точок і розколюванню в умовах високих обертів.
- Щоглові блоки: Висока пластичність серцевини поглинає удари, в той час як загартовані поверхні зменшують задирання.
8. Порівняння з іншими сплавами для цементації
При вказівці цементованої сталі, інженери часто оцінюють кілька сплавів, щоб збалансувати їх вартість, механічні показники, глибина твердості, і міцність.
Внизу, ми порівнюємо 8620 легована сталь — одна з найпоширеніших марок цементування — з трьома поширеними альтернативами: 9310, 4140, і 4320.
| Критерій | 8620 | 9310 | 4140 | 4320 |
|---|---|---|---|---|
| Вміст сплаву | Помірний Ni/Cr/Mo | Високий Ni (1.65–2,00%), вище Пн | Cr/Mo, немає Ni, вище C | Схожий на 8620, більш жорсткий контроль S/P |
| Глибина корпусу (до 50 HRC) | ~ 1,5–2,0 мм | ~ 3–4 мм | N/A (наскрізне зміцнення до ~40 HRC) | ~ 1,5–2,0 мм |
| Основна міцність (Q&Т) | UTS 850–950 МПа; Шарпі 35–50 Дж | UTS 950–1050 МПа; Шарпі 30–45 Дж | UTS 1000–1100 МПа; Шарпі 25–40 Дж | UTS 900–1000 МПа; Шарпі 40–60 Дж |
| Поверхнева твердість (HRC) | 60–62 HRC (цементований) | 62–64 HRC (цементований) | 40–45 HRC (наскрізне зміцнення) | 60–62 HRC (цементований) |
Обробка (Унормований) |
~ 60–65% від 1212 | ~ 50–60% від 1212 | ~ 40–45% від 1212 | ~ 55–60% від 1212 |
| Контроль спотворень | Помірний, Рекомендується загартування поліетилену | Добре підходить для LPC або газового гасіння | Вищі спотворення на великих ділянках | Краще ніж 8620 у великих зварних виробах |
| Вартість (Сировинна база) | Базова ціна | +15-25% більше 8620 | Схожий на 8620 | +5– 10% більше 8620 |
| Типові випадки використання | Автомобільні редуктори, вали, загальні частини | Аерокосмічна передача, шестерні вітрової турбіни | Колінчасті вали, штамп, важкі частини машин | Обладнання нафти, великі зварні деталі |
Вибір правильного сплаву
При виборі між цими науглерожующими сплавами, розглянути:
Вимоги до глибини справи:
- Якщо глибокі справи (> 3 мм) є важливими, 9310 або LPC-оброблений 8620 стати кандидатами.
- Для середньої глибини корпусу (1.5–2,0 мм), 8620 або 4320 є більш економічними.
Основна міцність і міцність:
- 8620 відповідає найбільш помірним потребам із UTS ~ 900 МПа в активній зоні.
- 9310 або 4320 забезпечують підвищену міцність у великих секціях або зварних вузлах.
Наскрізне зміцнення проти. Зміцнення корпусу:
- Коли a уніформа HRC 40–45 є достатнім, 4140 часто є економічно ефективнішим, усунення етапів науглерожування.
- Якщо Опір зносу на робочих поверхнях є критичним, 8620/9310/4320 забезпечують чудову твердість поверхні.
Вартість і доступність:
- У великих автомобільних додатках, легована сталь 8620 домінує через свою вартість-виконання баланс.
- 9310 виправдовується в аерокосмічний і захист де ефективність замінює вартість сировини.
Зварюваність і потреби у виготовленні:
- 4320х суворіший контроль домішок робить його кращим у великі зварні конструкції.
- 8620 легше зварювати, ніж 9310, що вимагає суворішого контролю попереднього нагрівання та міжпрохідного проходу завдяки вищій загартуваності.
9. Висновок
8620 легована сталь продовжує займати одне з перших місць найбільш універсальне цементування доступна сталь.
Від свого збалансованого низьковуглецевий, багатосплавна хімія до його перевіреної ефективності в цементований, гаситься, і загартований хвороба,
8620 відповідає високим вимогам сучасної промисловості — автомобільної, аерокосмічний, важка техніка, нафта і газ, і далі.
Розуміючи металургію легованої сталі 8620, механічна поведінка, параметри обробки, і технології, що розвиваються,
Інженери можуть з упевненістю визначати та проектувати високопродуктивні компоненти, які відповідають сучасним вимогам, що розвиваються, і передбачають виклики завтрашнього дня.
DEZE пропонує високу якість 8620 Компоненти з легованої сталі
В Це, ми спеціалізуємося на виробництві високоточних інженерних компонентів легована сталь, перевірений матеріал, відомий своїм винятковим поєднанням твердості поверхні та міцності серцевини.
Завдяки своїй відмінній можливості цементації, наш 8620 запчастини чудові Опір зносу, Сила втоми, і стабільність розмірів, навіть у складних механічних додатках.
Наші передові процеси термічної обробки, строгий контроль якості, і можливості внутрішньої обробки переконайтеся, що кожен компонент відповідає найвищим галузевим стандартам.
Незалежно від того, чи шукаєте ви автомобільний, аерокосмічний, важка техніка, або промислові системи трансмісії.
Чому варто вибрати DEZE 8620 Деталі з легованої сталі?
- Чудове цементування до 60–62 HRC
- Відмінна міцність і стійкість до втоми
- Можлива індивідуальна обробка та обробка поверхні
- Повністю відповідає ASTM, SAE, і стандарти AMS
- Підтримка OEM і серійного виробництва
З шестерні та вали до розподільні вали та спеціальні механічні деталі, Це забезпечує надійність, високоефективні рішення, адаптовані до ваших потреб.
Зв’яжіться з нами сьогодні, щоб дізнатися більше або запитати ціну.
поширені запитання – 8620 Лепка сталь
Чому 8620 сталь, придатна для науглерожування?
8620 має відносно низький вміст вуглецю в ядрі (блок. 0.2%), який зберігає пластичність, а його легуючі елементи забезпечують глибоке цементування до 60–62 HRC.
Це робить його ідеальним для стійкості поверхні без втрати міцності серцевини.
Для чого зазвичай застосовують теплову обробку 8620 легована сталь?
Типова обробка включає цементацію, з наступним гартом і відпуском. Цей процес зміцнює поверхневий шар, зберігаючи його більш м’яким, більш пластичне ядро.
Нормалізація та відпал також можуть бути використані перед науглерожуванням для покращення оброблюваності або подрібнення зерна.7.
Є 8620 легко піддається обробці та зварюванню?
У відпаленому стані, 8620 демонструє хорошу оброблюваність. Однак, Обробку після цементації слід обмежити, щоб уникнути зносу інструменту.
Його можна зварювати в відпаленому або нормалізованому стані, але вимагає попереднього нагрівання та зняття напруги після зварювання для запобігання розтріскування.
Які стандарти охоплюють 8620 легована сталь?
Загальні специфікації для 8620 включити:
- ASTM A29 / A29M – Загальні вимоги
- SAE J404 – Хімічний склад
- AMS 6274 / AMS 6276 – Аерокосмічні класи якості
