Harga terbaik stok untuk API 5L Gr.B / ASTM A53 GR.B ERW PIPE
September 4, 2025
Panduan komprehensif untuk paip keluli aloi mekanikal: Dia SCM420H, SCM415H, SCM435, SCM440, SCM439, dan SCM220
abstrak
Paip keluli aloi mekanikal mewakili kategori kritikal bahan kejuruteraan yang direka untuk aplikasi berprestasi tinggi di mana keluli karbon standard jatuh pendek. Tiub lancar ini dihasilkan dengan toleransi kimia dan dimensi yang tepat, Menawarkan sifat mekanik unggul seperti kekuatan tinggi, Ketangguhan yang sangat baik, Rintangan keletihan yang baik, dan meningkatkan kebolehkerjaan. Panduan mendalam ini memberi tumpuan kepada keluarga utama keluli ini: Standard Perindustrian Jepun (JIS) G 4053 Chromium-Molybdenum (Cr-Mo) aloi, gred khusus SCM420H, SCM415H, SCM435, SCM440, SCM439, dan SCM220 keluli kromium yang berkaitan. Kami akan membedah metalurgi asas setiap gred, Terokai proses pembuatan mereka, dan menyelidiki protokol rawatan haba mereka. Komponen teras analisis ini akan menjadi pemeriksaan perbandingan terperinci mengenai komposisi kimia mereka, sifat-sifat mekanik, kebolehkerasan, dan ciri -ciri prestasi melalui jadual parameter yang luas. akhirnya, Artikel ini akan menggariskan aplikasi perindustrian utama mereka, Kriteria pemilihan, dan garis panduan pemesinan, menyediakan jurutera, pereka, dan pakar perolehan dengan pengetahuan penting untuk menentukan mekanikal yang optimum paip keluli aloi kerana menuntut keadaan operasi.
1. pengenalan: Peranan paip keluli aloi mekanikal
Dalam bidang kejuruteraan mekanikal dan struktur, Pilihan bahan selalunya merupakan faktor yang menentukan antara kejayaan dan kegagalan. Walaupun paip keluli karbon standard mencukupi untuk banyak tekanan rendah, aplikasi suhu ambien (cth., saluran air, lawan pedang), mereka tidak mempunyai sifat yang diperlukan untuk peranan yang lebih menuntut. Di sinilah paip keluli aloi mekanikal datang ke hadapan.
Ini adalah paip lancar yang dihasilkan melalui panas- atau proses kerja sejuk, direka khusus untuk tujuan mekanikal dan struktur dan bukan untuk penahanan tekanan (yang ditadbir oleh standard yang berbeza seperti ASTM A106 atau A53). yang “aloi” penetapan menunjukkan penambahan unsur -unsur yang disengajakan di luar karbon dan besi untuk memberikan spesifik, sifat yang dipertingkatkan. Unsur aloi yang paling biasa termasuk:
- Chromium (TK): Meningkatkan kebolehkerjaan, rintangan haus, dan memberikan rintangan kakisan yang lebih baik berbanding dengan keluli karbon.
- Molibdenum yang kaya (MO): Meningkatkan kebolehkerjaan, meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan rintangan rayapan, dan mengurangkan risiko pelanggaran marah.
- Mangan (MN): Meningkatkan kebolehkerjaan dan memerangi kelembutan belerang.
Jis g 4053 standard menentukan “Keluli pengerasan kes untuk kegunaan struktur mesin” (Keluli gred H seperti SCM420H) dan “Keluli karbon dan keluli mangan karbon untuk kegunaan struktur mesin.” Siri SCM, khususnya, terkenal dengan keseimbangan sifatnya dan digunakan secara meluas di seluruh industri global, Selalunya selari keluli siri AISI 41xx.
2. Memahami jawatan JIS SCM
Konvensyen penamaan untuk keluli ini adalah logik dan mendedahkan komponen aloi utama mereka:
- S bermaksud keluli.
- C bermaksud karbon.
- M bermaksud mangan.
- Nombor berikut (cth., 220, 415, 420, 435, 439, 440) memberikan petunjuk anggaran kandungan karbon dan membezakan antara aloi yang serupa.
- Surat 'H': Menandakan “Hardenability” keluli. Gred seperti SCM415H dan SCM420H dijamin mempunyai kumpulan kekerasan tertentu, yang penting untuk meramalkan kedalaman kekerasan yang dicapai semasa rawatan haba, Terutama dalam proses pelindapkejutan. Gred bukan H. (Seperti SCM435) mempunyai had komposisi kimia tetapi tiada jaminan kebolehkerjaan.
3. Metallurgical Deep Dive: Analisis gred-gred
3.1 SCM220 (JIS G 4052)
- Gambaran keseluruhan: Walaupun kadang -kadang dikumpulkan dengan siri SCM, SCM220 secara teknikal adalah keluli kromium, bukan keluli kromium-molybdenum. Ia mengandungi kromium tetapi tidak mempunyai tambahan molibdenum yang mentakrifkan yang lain. Ini menjadikannya alternatif yang lebih rendah untuk aplikasi yang kurang menuntut.
- Ciri -ciri utama: Kebolehpercayaan permukaan yang baik kerana kandungan kromiumnya, Menawarkan prestasi yang lebih baik daripada keluli karbon biasa seperti S15C atau S20C. Walau bagaimanapun, Kekuatan terasnya dan kebolehkerjaan lebih rendah daripada gred yang mengandungi mo. Ia digunakan terutamanya untuk karburen (kes pengerasan).
- Aplikasi Utama: Gear, aci, pin, dan komponen lain yang memerlukan sukar, permukaan tahan haus dan teras yang sukar, Tetapi di mana kekuatan teras tinggi atau beban keletihan yang tinggi tidak kritikal.
3.2 SCM415H & SCM420H
- Gambaran keseluruhan: Ini adalah gred pengendalian kes utama dalam keluarga SCM. yang “H” Akhiran sangat kritikal di sini. Mereka direka untuk dibasuh (memperkenalkan karbon ke permukaan) dan kemudian dirawat panas untuk membuat komponen dengan sangat sukar, lapisan permukaan tahan haus dan sukar, teras mulur yang dapat menahan kesan dan tekanan lentur.
- Perbezaan antara 415h dan 420h: SCM415H mempunyai kandungan karbon yang sedikit lebih rendah (0.13-0.18%) berbanding dengan SCM420H (0.18-0.23%). Kandungan karbon yang lebih rendah ini dalam SCM415H memberikan ketangguhan teras yang lebih besar selepas karburasi, menjadikannya sesuai untuk bahagian tertakluk kepada beban impak yang sangat tinggi. SCM420H menawarkan teras yang lebih sukar dan merupakan keluli pengerasan kes yang sangat baik.
- Aplikasi Utama: Gear kekuatan tinggi, aci penghantaran, aci sesondol, Bearing Races, dan pinion pembezaan dalam industri automotif; Komponen mesin tugas berat.
3.3 SCM435, SCM439, dan SCM440
- Gambaran keseluruhan: Gred ini biasanya digunakan dalam keadaan yang dipadamkan dan terkawal. Mereka mempunyai kandungan karbon yang lebih tinggi daripada gred H, menjadikan mereka sesuai untuk mengeras untuk mencapai kekuatan yang tinggi di seluruh bahagian rentas bahagian.
- SCM435: Keluli cr-mo karbon sederhana popular yang menawarkan keseimbangan kekuatan yang baik, merupakan, dan kebolehkerjaan. Ia boleh dipadamkan dan marah kepada tahap kekuatan yang tinggi dan juga sesuai untuk nitriding untuk mencapai kekerasan permukaan yang unggul dan kehidupan keletihan.
- SCM439: Sama dengan SCM435 tetapi dengan karbon sedikit lebih rendah dan perbezaan utama: ia adalah keluli yang dirawat boron. Penambahan jumlah boron sebentar (biasanya 0.0005-0.003%) secara dramatik meningkatkan kebolehkerjaan tanpa menjejaskan sifat lain. Ini membolehkan penggunaan pelindung yang lebih ringan (cth., minyak bukannya air), mengurangkan risiko penyimpangan dan retak, terutamanya dalam bentuk kompleks atau bahagian yang lebih besar.
- SCM440: Gred ini mempunyai kandungan karbon tertinggi dalam kumpulan ini. Ia mampu mencapai tahap kekerasan dan kekuatan tertinggi tetapi dengan mengorbankan beberapa ketangguhan dan kemuluran. Ia terkenal dengan rintangan haus yang sangat baik dalam keadaan keras.
- Aplikasi Utama: Rod silinder hidraulik, Piston Rods, Gandar kekuatan tinggi, bolt, dan spindle (SCM435/439); instrumen pengukur ketepatan, mandrels, galas bola, dan komponen memakai tinggi seperti pisau dan bilah (SCM440).
4. Pembuatan dan rawatan haba paip mekanikal
4.1 Proses pembuatan:
Paip keluli aloi mekanikal kebanyakannya dihasilkan sebagai tiub lancar. Proses ini bermula dengan bilet silinder pepejal gred keluli yang ditentukan. Bilet dipanaskan hingga a suhu tinggi (Sekitar 1200 ° C.) dan ditembusi oleh mandrel untuk membuat kerang kosong (“tiub ibu”). Cangkang ini kemudian dipanjangkan dan dilancarkan ke dimensi terakhir melalui proses seperti plug rolling, Mandrel Milling, atau mencubit. Untuk toleransi yang lebih ketat dan kemasan permukaan yang lebih baik, Tiub lancar yang panas mungkin ditarik sejuk (kerja sejuk).
4.2 Rawatan haba:
Sifat -sifat keluli ini sepenuhnya direalisasikan melalui rawatan haba yang betul. Pilihan proses bergantung pada gred dan sifat akhir yang dikehendaki.
- Keadaan penghantaran yang biasa digunakan bagi paip keluli ialah: Dilakukan untuk melembutkan paip untuk pemesinan lebih mudah sebelum rawatan haba akhir.
- Karburisasi (untuk SCM415H/420H): Komponen dipanaskan dalam suasana yang kaya dengan karbon (cth., karburisasi gas) pada 900-950 ° C., membolehkan karbon meresap ke permukaan, mewujudkan karbon tinggi “kes.”
- pelindapkejutan: Komponennya disejukkan dengan cepat (dalam minyak, polimer, atau kadang -kadang air) Untuk mengubah struktur austenitik menjadi martensit keras.
- Tempering: Berikutan pelindapkejutan, bahan ini dipanaskan semula ke suhu tertentu (biasanya 150-650 ° C.) Untuk melegakan tekanan dalaman, meningkatkan ketangguhan, dan mencapai gabungan kekuatan dan kemuluran akhir yang dikehendaki.
- Nitriding (untuk SCM435/439): Proses pengerasan permukaan di mana nitrogen tersebar ke permukaan pada suhu yang lebih rendah (500-550° C), mewujudkan kes yang sangat sukar dengan penyimpangan minimum.
5. Jadual perbandingan parameter komprehensif
Jadual berikut memberikan terperinci, Perbandingan sampingan dari enam gred keluli, menonjolkan perbezaan kritikal mereka.
Jadual 1: Perbandingan Komposisi Kimia (Berat badan %, JIS G 4053 / G 4052)
| unsur | SCM220 (G4052) | SCM415H | SCM420H | SCM435 | SCM439 | SCM440 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Karbon (C) | 0.17 – 0.23 | 0.13 – 0.18 | 0.18 – 0.23 | 0.33 – 0.38 | 0.36 – 0.42 | 0.38 – 0.43 |
| Silikon (Si) | 0.15 – 0.35 | 0.15 – 0.35 | 0.15 – 0.35 | 0.15 – 0.35 | 0.15 – 0.35 | 0.15 – 0.35 |
| Mangan (MN) | 0.60 – 0.85 | 0.60 – 0.85 | 0.60 – 0.85 | 0.60 – 0.85 | 0.60 – 0.90 | 0.60 – 0.85 |
| Fosforus (P) Max | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| Sulfur (S) Max | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| Chromium (TK) | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 |
| Molibdenum yang kaya (MO) | – | 0.15 – 0.30 | 0.15 – 0.30 | 0.15 – 0.30 | 0.15 – 0.30 | 0.15 – 0.30 |
| Boron (B) | – | – | – | – | 0.0005 – 0.003 | – |
| Tembaga (Cu) Max | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
| Nikel (Ni) Max | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
Jadual 2: Sifat mekanikal biasa selepas pelindapkejutan dan pembiakan
Catatan: Sifat sangat bergantung pada saiz seksyen dan parameter rawatan haba. Nilai yang ditunjukkan adalah tipikal untuk saiz seksyen sederhana (~ Diameter 25mm).
| gred | Keadaan | Kekuatan tegangan (MPa) | Kekuatan Hasil (MPa) | Elongation (%) | Nilai kesan (J) | Kekerasan biasa (HRC) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SCM220 | Q&T @ 200 ° C. | 980 – 1180 | 785 Min | 12 | 55 | 32 – 40 |
| SCM415H | (Kes keras) | *Teras: 980-1220* | Teras: >785 | Teras: >10 | Teras: >35 | *Permukaan: 58-63* |
| SCM420H | (Kes keras) | *Teras: 1030-1270* | Teras: >835 | Teras: >9 | Teras: >30 | *Permukaan: 58-63* |
| SCM435 | Q&T @ 550 ° C. | 980 – 1130 | 835 Min | 15 | 70 | 28 – 34 |
| SCM435 | Q&T @ 200 ° C. | 1620 – 1860 | 1380 Min | 9 | 25 | 45 – 51 |
| SCM439 | Q&T @ 550 ° C. | 980 – 1130 | 835 Min | 16 | 75 | 28 – 34 |
| SCM439 | Q&T @ 200 ° C. | 1620 – 1860 | 1380 Min | 10 | 30 | 45 – 51 |
| SCM440 | Q&T @ 200 ° C. | 1860 – 2100 | 1620 Min | 8 | 20 | 52 – 57 |
Jadual 3: Hardenability, Weldability, dan panduan aplikasi utama
| gred | Hardenability | Weldability (Pra/Post Heat diperlukan) | Kebolehmesinan (Annealed) | Permohonan utama |
|---|---|---|---|---|
| SCM220 | Sederhana (Cetek) | Adil | Baik | Bahagian-bahagian yang berkulit ringan |
| SCM415H | tinggi (H-band) | Miskin | Adil | Bahagian-bahagian yang berimpak tinggi (gear, aci) |
| SCM420H | tinggi (H-band) | Miskin | Adil | Bahagian-bahagian yang digunakan umum |
| SCM435 | Baik | Adil/baik (dengan berhati -hati) | Baik | Bahagian Umum Melalui Hardened (gandar, Rod) |
| SCM439 | Cemerlang (Boron) | Adil/baik (dengan berhati -hati) | Baik | Bahagian besar, bentuk kompleks yang memerlukan pelindapkejutan minyak |
| SCM440 | Sangat bagus | Miskin (Risiko retak yang tinggi) | Adil | Memakai tinggi, alat dan komponen kekuatan tinggi |
6. Pertimbangan pemilihan dan pemesinan khusus permohonan
Kriteria pemilihan:
Memilih gred yang betul melibatkan menjawab soalan utama:
- Apakah pemuatan utama? (Pakai → Kekerasan Tinggi; Impak → Ketangguhan Tinggi; Keletihan → Keluli Bersih, Permukaan yang baik)
- Diperlukan melalui pengendalian atau kes-kes yang diperlukan?
- Berapakah ukuran bahagian? Bahagian yang lebih besar memerlukan kebolehkerasan yang lebih tinggi (cth., SCM439).
- Apakah keperluan kestabilan dimensi? Proses seperti nitriding SCM435 menyebabkan kurang herotan daripada karburisasi dan pelindapkejutan.
- Apakah kekangan kos? SCM220 lebih murah daripada gred yang mengandungi mo; SCM440 mungkin memerlukan pengisaran yang lebih mahal selepas rawatan haba.
Pemesinan dan fabrikasi:
- Pemesinan: Semua gred ini biasanya dimesin dalam keadaan anil atau normal. Kandungan aloi mereka memberi mereka kekuatan yang lebih tinggi daripada keluli karbon, yang mungkin memerlukan kelajuan/suapan yang lebih rendah dan alat yang lebih mantap. Varian-varian percuma tidak standard untuk gred ini.
- Welding: Kandungan karbon dan aloi yang tinggi menjadikan keluli ini terdedah kepada retak semasa kimpalan. Pra-pemanasan (200-300° C) dan tekanan pasca kimpalan melegakan (atau rawatan panas penuh) hampir selalu wajib. Kimpalan harus dielakkan untuk SCM440 melainkan benar -benar diperlukan dan dilakukan di bawah prosedur yang dikawal ketat.
- Pengisaran: Selepas rawatan haba, Terutama untuk menyatakan keadaan tinggi seperti SCM440, Pengisaran selalunya satu -satunya kaedah yang sesuai untuk mencapai dimensi akhir dan kemasan permukaan. Penjagaan mesti diambil untuk mengelakkan luka bakar pengisaran.
7. Kesimpulan
Keluarga JIS SCM Pipa Keluli Alloy Mekanikal menawarkan toolkit yang serba boleh dan berkuasa untuk menyelesaikan cabaran kejuruteraan kompleks. Dari kehebatan kes-kes scm415h/420h, yang mewujudkan komponen dengan a “cangkang keras dan teras sukar,” kepada kekuatan pengerasan SCM435/439/440, Setiap gred mempunyai peranan yang berbeza untuk dimainkan.
Memahami perbezaan yang halus namun kritikal dalam kandungan karbon, kehadiran molibdenum, dan kesan peningkatan kekerasan boron dalam SCM439 adalah yang paling penting untuk pemilihan bahan yang optimum. Jadual perbandingan yang disediakan berfungsi sebagai rujukan penting untuk bahan kimia yang berbeza secara langsung, mekanikal, dan sifat aplikasi.
Akhirnya, Kejayaan komponen yang dibuat dari bahan -bahan canggih ini bergantung pada pendekatan holistik yang menganggap bukan hanya spesifikasi paip mentah tetapi juga tarian rumit rawatan panas, pemesinan, dan fabrikasi. Dengan memanfaatkan maklumat terperinci yang dibentangkan dalam panduan ini, Jurutera dengan yakin dapat menentukan paip keluli aloi mekanikal gred SCM yang betul, memastikan prestasi, kebolehpercayaan, dan umur panjang dalam persekitaran yang paling menuntut, dari powertrain kenderaan ke jantung jentera perindustrian berat.
