Механические сплавные стальные трубы: Он SCM420H, SCM415H, СМ435, СКМ440, SCM439, и SCM220

Комплексное руководство по механическим сплавным стальным трубам: Он SCM420H, SCM415H, СМ435, СКМ440, SCM439, и SCM220

Абстрактные

Стальные трубы механических сплавов представляют собой критическую категорию инженерных материалов, предназначенных для высокопроизводительных применений, где стандартные углеродные стали. Эти бесшовные трубки изготовлены для точных химических и размерных допусков, предлагая превосходные механические свойства, такие как высокая прочность, Отличная прочность, Хорошая устойчивость к усталости, и улучшенная закаленность. Это углубленное руководство фокусируется на ключевой семье этих сталей: Японский промышленный стандарт (JIS) Г 4053 Хром-молибден (Cr-Mo) сплавы, В частности, оценки SCM420H, SCM415H, СМ435, СКМ440, SCM439, и связанная с ним хромовая сталь SCM220. Мы рассмотрим фундаментальную металлургию каждого класса, Изучите их производственные процессы, и углубиться в их протоколы термообработки. Основным компонентом этого анализа будет подробное сравнительное изучение их химических композиций, механические свойства, прокаливаемость, и характеристики производительности через обширные таблицы параметров. в заключение, В статье будут описаны их основные промышленные применения, Критерии отбора, и руководящие принципы обработки, предоставление инженеров, дизайнеры, и специалисты по закупкам с важными знаниями для указания оптимальной механики сплав стальных труб Для требования условий эксплуатации.

1. Введение: Роль механических сплавных стальных труб

В сфере машиностроения и конструктивного инженера, Выбор материала часто является определяющим фактором между успехом и неудачей. В то время как стандартные углеродные стальные трубы адекватны для многих низких стресса, применение температуры окружающей среды (например., водопроводные каналы, Фехтование), им не хватает необходимых свойств для более требовательных ролей. Вот где механические стальные трубы выходят на первый план.

Это бесшовные трубы, производимые через горячие- или холодный процесс, специально разработано для механических и структурных целей, а не для сдерживания давления (который регулируется различными стандартами, такими как ASTM A106 или A53). The “сплав” Обозначение указывает на преднамеренное добавление элементов за пределами углерода и железа., улучшенные свойства. Наиболее распространенные легирующие элементы включают:

• Хром (CR): Увеличивает закаленность, износостойкость, и обеспечивает улучшенную коррозионную стойкость по сравнению с углеродными сталями.
• молибден (МО): Улучшает закаленность, увеличивает высокую температурную прочность и сопротивление ползучести, и снижает риск расхлывания характера.
• Марганец (MN): Улучшает закаленность и борется с серной хрупкой.

Джис г 4053 Стандарт указывает “Сталь для закрепления корпуса для машинного конструкционного использования” (H-классные стали, такие как SCM420H) а также “Углеродная сталь и углеродная марганцевая сталь для машинного конструкционного использования.” Серия SCM, особенно, известен своим балансом свойств и широко используется в глобальной промышленности, Часто параллельные стали серии AISI 41XX.

2. Понимание обозначения JIS SCM

Конвенция об именах для этих сталей логична и раскрывает их первичные легирующие компоненты:

• S обозначает сталь.
• C означает углерод.
• M обозначает марганец.
• Номер следующего (например., 220, 415, 420, 435, 439, 440) Предоставляет приблизительное указание содержания углерода и различает подобные сплавы.
• Письмо «h»: Обозначает “Закаленность” сталь. Такие оценки, как SCM415H и SCM420H, гарантированно имеют определенную полосу укрепления, что имеет решающее значение для прогнозирования глубины твердости, достигнутой во время термической обработки, Особенно в процессах гашения. Не-H оценки (Как SCM435) иметь ограничения химического состава, но без гарантии укрепления.

3. Металлургическое глубокое погружение: Оценка по классу

3.1 SCM220 (JIS G 4052)

• Обзор: В то время как иногда сгруппировано с серией SCM, SCM220 - это технически хромовая сталь, не хром-молибден сталь. Он содержит хром, но не имеет добавления молибдена, которое определяет другие. Это делает его более дешевой альтернативой для менее требовательных приложений.
• Основные характеристики: Хорошая поверхностная закаленность из -за содержания хрома, Предлагая лучшую производительность, чем простые углеродистые стали, такие как S15C или S20C. тем не мение, его ядро ​​прочность и закаленность ниже, чем усодержащие оценки. Это в первую очередь используется для карбинизации (Служба).
• Ключевые приложения: Шестерни, Валы, штифт, и другие компоненты, требующие тяжелых, износостойкая поверхность и жесткое ядро, но где высокая прочность на ядро ​​или высокая усталость нагрузки не критично.

3.2 SCM415H & SCM420H

• Обзор: Это основные оценки в семье SCM в семье SCM. The “H” Суффикс здесь очень важен. Они разработаны, чтобы быть изготовленными (Внедрение углерода в поверхность) а затем тепло, чтобы создать компонент с чрезвычайно жестким, износостойкий поверхностный слой и жесткий, ядро пластич.
• Разница между 415 ч и 420 ч.: SCM415H имеет немного более низкое содержание углерода (0.13-0.18%) по сравнению с SCM420H (0.18-0.23%). Это более низкое содержание углерода в SCM415H обеспечивает еще большую прочность на ядро ​​после карбинизации, Сделайте его идеальным для деталей, подверженных очень высоким воздействию нагрузки. SCM420H предлагает немного более твердое ядро ​​и является отличной сталью общего назначения в общем назначении..
• Ключевые приложения: Высокопрочные шестерни, трансмиссионные валы, распределительные валы, Гонки, и дифференциальные шестерни в автомобильной промышленности; тяжелые компоненты машины.

3.3 СМ435, SCM439, и SCM440

• Обзор: Эти оценки обычно используются в закаленном и закаленном состоянии. У них более высокое содержание углерода, чем H-грады, сделать их подходящими для охраны, чтобы достичь высокой прочности на протяжении всего поперечного сечения детали.
• СМ435: Популярная сталь CR-MO среднего углерода, предлагающая хороший баланс прочности, стойкость, и укрепление. Он может быть закален и смягчен до высокого уровня прочности, а также подходит для нитрирования для достижения верхней поверхностной твердости и усталости жизни.
• SCM439: Подобно SCM435, но с немного более низким углеродом и ключевым разницей: это сталь, обработанная бором. Добавление минутной суммы бора (типично 0.0005-0.003%) резко увеличивает жесткость без значительного влияния на другие свойства. Это позволяет использовать более мягкие утонченные (например., масло вместо воды), Снижение риска искажения и растрескивания, особенно в сложных формах или более крупных секциях.
• СКМ440: В этом оценке самое высокое содержание углерода в этой группе. Он способен достичь высочайшего уровня твердости и силы, но за счет некоторой прочности и пластичности. Он известен своей превосходной износостойкостью в закаленном состоянии.
• Ключевые приложения: Гидравлические стержни цилиндров, Поршневые стержни, высокопрочные оси, болты, и шпинции (SCM435/439); Точные измерительные инструменты, Mandrels, шариковые подшипники, и компоненты с высоким содержанием одежды, такие как ножи и лезвия (СКМ440).

4. Производство и термообработка механических труб

4.1 Производственный процесс:
Стальные трубы механических сплавов в основном производится в виде бесшовных трубок. Процесс начинается с твердой цилиндрической заготовки указанной стальной степени. Заготовка нагревается до высокая температура (около 1200 ° C.) и пронзил оправку для создания пустой оболочки (“мать трубка”). Эта оболочка затем удлинен и переворачивается до окончательных размеров через такие процессы, как прокат для бегства, Манрель, Или палгевинг. Для более плотных допусков и лучшей поверхности, горячая прокурочная трубка может быть холодной (наклёп).

4.2 Термическая обработка:
Свойства этих сталей полностью реализуются только путем надлежащей термообработки. Выбор процесса зависит от оценки и желаемых окончательных свойств.

• Эксплуатационный индекс стали используется в качестве метода представления ее кода.: Выполняется для смягчения трубы для облегчения обработки перед окончательной термообработкой.
• Карбинизирует (для SCM415H/420H): Компонент нагревается в богатой углеродам атмосферу (например., газовый карбинизирующий) при 900-950 ° C., позволяя углероду диффундировать на поверхность, Создание высокого углерода “случай.”
• гашение: Компонент быстро охлаждается (в масле, полимер, или иногда вода) Чтобы превратить аустенитную структуру в твердый мартенсит.
• Закалка: После утоления, Материал разогревается до определенной температуры (Обычно 150-650 ° C.) Чтобы снять внутренние стрессы, улучшить прочность, и достичь желаемой окончательной комбинации силы и пластичности.
• Нитринг (для SCM435/439): Процесс упрочнения поверхности, при котором азот рассеивается на поверхность при более низкой температуре (500-550° C), Создание чрезвычайно жесткого случая с минимальным искажением.

5. Комплексные таблицы сравнения параметров

Следующие таблицы предоставляют подробные, бок о бок сравнение шести стальных сортов, Подчеркивая их критические различия.

Таблица 1: Сравнение химического состава (Вес %, JIS G 4053 / Г 4052)

Таблица 2: Типичные механические свойства после гашения и отпускания

Примечание: Свойства сильно зависят от размера раздела и параметров термической обработки. Показанные значения являются типичными для размера среднего сечения (~ 25 мм диаметром).

Таблица 3: Закаленность, Свариваемость, и основное руководство по применению

6. Специфичные для приложения и обработки соображения

Критерии отбора:
Выбор правильной оценки включает в себя ответные вопросы ключевых вопросов:

1. Какова основная нагрузка? (Носить → высокая твердость; Воздействие → высокая прочность; Усталость → чистая сталь, Хорошая поверхность)
2. Необходимо задержать или удержать случай?
3. Какой размер секции? Большие секции требуют более высокой укрепления (например., SCM439).
4. Каковы требования к размерам стабильности? Такие процессы, как нитрирование SCM435, вызывают меньше искажений, чем карбинизирование и гашение.
5. Каково ограничение стоимости? SCM220 дешевле, чем MO-содержащие оценки; SCM440 может потребовать более дорогостоящего измельчения после термообработки.

Обработка и изготовление:

• Обработка: Все эти оценки обычно обрабатываются в отожженном или нормализованном состоянии. Их содержание сплава дает им более высокую прочность, чем углеродистые стали, который может потребовать немного более низких скоростей/каналов и более надежных инструментов. Варианты свободного машина не являются стандартными для этих оценок.
• сварка: Содержание с высоким содержанием углерода и сплава делает эти стали, подверженными растрескиванию при сварке. Предварительное нагревание (200-300° C) и пост-прохема снятия стресса (или полная термообработка) почти всегда обязательны. Сварки следует избегать для SCM440, если это не абсолютно необходимо и не выполнена в соответствии с строго контролируемыми процедурами.
• Шлифование: После термообработки, Особенно для высоких состояний, таких как SCM440, Шлифование часто является единственным жизнеспособным методом достижения конечных размеров и поверхностной отделки. Необходимо позаботиться о том, чтобы избежать шлифования ожогов.

7. Заключение

Семейство JIS SCM Mechanical Alloy Steel Pipes предлагает универсальный и мощный инструментарий для решения сложных инженерных задач. Из исходного мастерства SCM415H/420H, который создает компоненты с “жесткая раковина и жесткое ядро,” к прочности SCM435/439/440, Каждый класс играет четкую роль.

Понимание тонких, но критических различий в содержании углерода, присутствие молибдена, и эффект усиления укрепления бора в SCM439 имеет первостепенное значение для оптимального выбора материала. Предоставленные таблицы сравнения служат жизненно важной ссылкой для непосредственного контрастного химического вещества, механические, и свойства приложения.

В конечном счете, Успех компонента, сделанный из этих передовых материалов, зависит от целостного подхода, который рассматривает не только спецификацию труб с сырой, но и сложный танец термообработки, механическая обработка, и изготовление. Используя подробную информацию, представленную в этом руководстве, Инженеры могут с уверенностью указать правильную стальную трубу сплавного сплава SCM., обеспечение производительности, надежность, и долголетие в самых требовательных средах, От трансмиссии транспортного средства до сердца тяжелой промышленной машины.