Cổ phiếu Giá tốt nhất cho API 5L Gr.B / ASTM A53 GR.B ERW Ống
Tháng chín 4, 2025
Hướng dẫn toàn diện về ống thép hợp kim cơ học: Anh ấy scm420h, SCM415H, SCM435, SCM440, SCM439, và SCM220
trừu tượng
Ống thép hợp kim cơ học đại diện cho một loại vật liệu được thiết kế quan trọng được thiết kế cho các ứng dụng hiệu suất cao trong đó thép carbon tiêu chuẩn giảm. Những ống liền mạch này được sản xuất để dung sai hóa học và chiều chính xác, Cung cấp các tính chất cơ học vượt trội như cường độ cao, Độ bền tuyệt vời, Kháng mệt mỏi tốt, và tăng cường độ cứng. Hướng dẫn chuyên sâu này tập trung vào một gia đình chính của những chiếc thép này: Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản (JIS) G 4053 crom-molybdenum (Cr-Mo) hợp kim, Cụ thể các lớp SCM420H, SCM415H, SCM435, SCM440, SCM439, và thép crôm liên quan SCM220. Chúng tôi sẽ mổ xẻ luyện kim cơ bản của mỗi lớp, Khám phá các quy trình sản xuất của họ, và đi sâu vào các giao thức xử lý nhiệt của chúng. Một thành phần cốt lõi của phân tích này sẽ là một cuộc kiểm tra so sánh chi tiết về các thành phần hóa học của chúng, tính chất cơ học, độ cứng, và đặc điểm hiệu suất thông qua các bảng tham số rộng rãi. cuối cùng, Bài báo sẽ phác thảo các ứng dụng công nghiệp chính của họ, Tiêu chí lựa chọn, và hướng dẫn gia công, Cung cấp kỹ sư, nhà thiết kế, và các chuyên gia mua sắm có kiến thức cần thiết để chỉ định cơ học tối ưu ống thép hợp kim Đối với các điều kiện hoạt động đòi hỏi.
1. Giới thiệu: Vai trò của ống thép hợp kim cơ học
Trong lĩnh vực kỹ thuật cơ học và kết cấu, Sự lựa chọn vật liệu thường là yếu tố xác định giữa thành công và thất bại. Trong khi các ống thép carbon tiêu chuẩn là đủ đối với nhiều ứng suất thấp, Ứng dụng nhiệt độ môi trường (ví dụ., ống dẫn nước, hàng rào), Họ thiếu các tài sản cần thiết cho các vai trò đòi hỏi khắt khe hơn. Đây là nơi các ống thép hợp kim cơ học xuất hiện.
Đây là những đường ống liền mạch được sản xuất thông qua một nóng- hoặc quá trình làm việc lạnh, được thiết kế đặc biệt cho mục đích cơ học và cấu trúc hơn là ngăn chặn áp lực (được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn khác nhau như ASTM A106 hoặc A53). Các “hợp kim” Chỉ định chỉ ra việc bổ sung cố ý các yếu tố vượt ra ngoài carbon và sắt để truyền đạt cụ thể, Tăng cường thuộc tính. Các yếu tố hợp kim phổ biến nhất bao gồm:
- cơ rôm (CR): Tăng độ cứng, hao mòn điện trở, và cung cấp khả năng chống ăn mòn được cải thiện so với thép carbon.
- Cr-Mo (Mo): Tăng cường tính cứng, Tăng cường độ nhiệt độ cao và khả năng chống leo, và giảm nguy cơ tặc tản.
- Mangan (Mn): Cải thiện độ cứng và chống lại sự giòn lưu huỳnh.
Jis g 4053 tiêu chuẩn chỉ định “Trường hợp thép cứng để sử dụng cấu trúc máy” (Thép cấp H như SCM420H) và “Thép carbon và thép mangan carbon để sử dụng kết cấu máy.” Loạt SCM, đặc biệt, nổi tiếng với sự cân bằng tài sản của nó và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp toàn cầu, Thường thì song song với thép Series AISI 41XX.
2. Hiểu được chỉ định JIS SCM
Quy ước đặt tên cho các thép này là hợp lý và tiết lộ các thành phần hợp kim chính của chúng:
- S là viết tắt của thép.
- C là viết tắt của carbon.
- M là viết tắt của Mangan.
- Số sau (ví dụ., 220, 415, 420, 435, 439, 440) cung cấp một dấu hiệu gần đúng về hàm lượng carbon và phân biệt giữa các hợp kim tương tự.
- Bức thư ’h: Biểu thị “Độ cứng” Thép. Các lớp như SCM415H và SCM420H được đảm bảo có dải độ cứng cụ thể, rất quan trọng để dự đoán độ sâu của độ cứng đạt được trong quá trình xử lý nhiệt, đặc biệt là trong các quá trình dập tắt. Lớp không h (như SCM435) có giới hạn thành phần hóa học nhưng không đảm bảo độ cứng.
3. Lặn sâu luyện kim: Phân tích từng lớp
3.1 SCM220 (JIS G 4052)
- Tổng quan: Trong khi đôi khi được nhóm lại với loạt SCM, SCM220 về mặt kỹ thuật là thép crom, không phải là thép crom-molybdenum. Nó chứa crom nhưng thiếu sự bổ sung molypden định nghĩa các loại khác. Điều này làm cho nó trở thành một giải pháp thay thế chi phí thấp hơn cho các ứng dụng ít đòi hỏi hơn.
- Đặc điểm chính: Độ cứng bề mặt tốt do hàm lượng crom của nó, Cung cấp hiệu suất tốt hơn thép carbon trơn như S15C hoặc S20C. Tuy nhiên, Sức mạnh cốt lõi và độ cứng của nó thấp hơn các lớp chứa MO. Nó chủ yếu được sử dụng để chứa khí (trường hợp cứng).
- Ứng dụng chính: Bánh răng, trục quay, ghim, và các thành phần khác đòi hỏi một, bề mặt chống mòn và lõi cứng, Nhưng nơi sức mạnh cốt lõi cao hoặc tải trọng mệt mỏi cao không quan trọng.
3.2 SCM415H & SCM420H
- Tổng quan: Đây là những lớp học chính trong gia đình SCM. Các “H” Hậu tố là rất quan trọng ở đây. Chúng được thiết kế để được chứa chất (đưa carbon vào bề mặt) và sau đó được xử lý nhiệt để tạo ra một thành phần có một thành phần cực kỳ khó khăn, lớp bề mặt chống mòn và khó khăn, Lõi dễ uốn có thể chịu được tác động và ứng suất uốn cong.
- Sự khác biệt giữa 415h và 420h: SCM415H có hàm lượng carbon thấp hơn một chút (0.13-0.18%) So với SCM420H (0.18-0.23%). Hàm lượng carbon thấp hơn này trong SCM415H cung cấp độ bền cốt lõi lớn hơn sau khi được làm nóng, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận chịu tải trọng rất cao. SCM420H cung cấp một lõi khó hơn một chút và là một loại thép cứng có mục đích chung tuyệt vời.
- Ứng dụng chính: Bánh răng cường độ cao, trục truyền động, trục cam, mang các cuộc đua, và các bánh răng khác biệt trong ngành công nghiệp ô tô; Các thành phần máy nặng.
3.3 SCM435, SCM439, và SCM440
- Tổng quan: Các lớp này thường được sử dụng trong điều kiện làm nguội và được tăng cường. Chúng có hàm lượng carbon cao hơn các lớp H, Làm cho chúng phù hợp để làm cứng để đạt được sức mạnh cao trong toàn bộ mặt cắt ngang của bộ phận.
- SCM435: Một loại thép CR-MO carbon trung bình phổ biến cung cấp sự cân bằng sức mạnh tốt, sự dẻo dai, và độ cứng. Nó có thể được làm dịu và tăng cường đến mức sức mạnh cao và cũng phù hợp để nitriding để đạt được độ cứng bề mặt vượt trội và tuổi thọ mệt mỏi.
- SCM439: Tương tự như SCM435 nhưng với carbon thấp hơn một chút và sự khác biệt chính: Nó là một loại thép được xử lý boron. Việc bổ sung một lượng nhỏ boron (thường 0.0005-0.003%) Tăng đáng kể độ cứng mà không ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất khác. Điều này cho phép sử dụng chất làm dịu nhẹ hơn (ví dụ., dầu thay vì nước), giảm nguy cơ biến dạng và nứt, đặc biệt là trong các hình dạng phức tạp hoặc các phần lớn hơn.
- SCM440: Điểm này có hàm lượng carbon cao nhất trong nhóm này. Nó có khả năng đạt được mức độ cứng và sức mạnh cao nhất nhưng với chi phí của một số độ bền và độ dẻo. Nó nổi tiếng với khả năng chống mài mòn tuyệt vời ở trạng thái cứng.
- Ứng dụng chính: Thanh xi lanh thủy lực, Thanh piston, Trục cường độ cao, bu lông, và trục chính (SCM435/439); Dụng cụ đo lường chính xác, Mandrels, Vòng bi, và các thành phần mặc cao như dao và lưỡi dao (SCM440).
4. Sản xuất và xử lý nhiệt của ống cơ khí
4.1 Quy trình sản xuất:
Ống thép hợp kim cơ học chủ yếu được sản xuất dưới dạng ống liền mạch. Quá trình bắt đầu bằng một phôi hình trụ rắn của lớp thép được chỉ định. Phôi được nung nóng tới nhiệt độ nhiệt độ cao (khoảng 1200 ° C.) và bị xỏ chỉ bởi một quả trục để tạo ra một cái vỏ rỗng (“Ống mẹ”). Vỏ này sau đó được thon dài và cuộn theo kích thước cuối cùng thông qua các quy trình như cắm phích cắm, Phen mandrel, hoặc hành hương. Đối với dung sai chặt hơn và hoàn thiện bề mặt tốt hơn, Ống liền mạch hoàn thiện nóng có thể được vẽ lạnh (làm việc lạnh).
4.2 Xử lý nhiệt:
Các tính chất của các thép này chỉ được thực hiện hoàn toàn thông qua xử lý nhiệt thích hợp. Việc lựa chọn quy trình phụ thuộc vào lớp và các thuộc tính cuối cùng mong muốn.
- Chỉ số tính năng của thép được sử dụng làm phương pháp biểu diễn mã của nó: Thực hiện để làm mềm đường ống để gia công dễ dàng hơn trước khi xử lý nhiệt cuối cùng.
- Khí hóa (cho SCM415H/420H): Thành phần được làm nóng trong bầu khí quyển giàu carbon (ví dụ., khí hóa khí) ở 900-950 ° C., cho phép carbon khuếch tán vào bề mặt, tạo ra một carbon cao “trường hợp.”
- ngắt lời người nào: Thành phần được làm mát nhanh chóng (trong dầu, polymer, Hoặc đôi khi nước) Để biến đổi cấu trúc Austenitic thành martensite cứng.
- Tempering: Sau khi dập tắt, vật liệu được hâm nóng đến nhiệt độ cụ thể (Thông thường 150-650 ° C.) để giảm bớt căng thẳng nội bộ, Cải thiện độ dẻo dai, và đạt được sự kết hợp cuối cùng mong muốn của sức mạnh và độ dẻo.
- Nitriding (cho SCM435/439): Một quá trình làm cứng bề mặt trong đó nitơ được khuếch tán vào bề mặt ở nhiệt độ thấp hơn (500-550° C), tạo ra một trường hợp cực kỳ khó khăn với sự biến dạng tối thiểu.
5. Bảng so sánh tham số toàn diện
Các bảng sau đây cung cấp một chi tiết, So sánh cạnh nhau của sáu lớp thép, làm nổi bật sự khác biệt quan trọng của họ.
Bàn 1: So sánh thành phần hóa học (Trọng lượng %, JIS G 4053 / G 4052)
| Yếu tố | SCM220 (G4052) | SCM415H | SCM420H | SCM435 | SCM439 | SCM440 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Carbon (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 |
| Silicon (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 |
| Phốt pho (P) Max | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| lưu huỳnh (S) Max | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| cơ rôm (CR) | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 | 0.90 – 1.20 |
| Cr-Mo (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 | – |
| Đồng (Cu) Max | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
| kền (Ni) Max | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
Bàn 2: Tính chất cơ học điển hình sau khi dập tắt và ủ
chú thích: Tính chất phụ thuộc nhiều vào kích thước phần và thông số xử lý nhiệt. Các giá trị được hiển thị là điển hình cho kích thước phần trung bình (~ Đường kính 25 mm).
| Lớp | Điều kiện | Độ bền kéo (MPa) | Mang lại sức mạnh (MPa) | Kéo dài (%) | Giá trị tác động (J) | Độ cứng điển hình (HRC) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SCM220 | Q&T @ 200 ° C. | 980 – 1180 | 785 Min | 12 | 55 | 32 – 40 |
| SCM415H | (Trường hợp cứng lại) | *Cốt lõi: 980-1220* | Cốt lõi: >785 | Cốt lõi: >10 | Cốt lõi: >35 | *Bề mặt: 58-63* |
| SCM420H | (Trường hợp cứng lại) | *Cốt lõi: 1030-1270* | Cốt lõi: >835 | Cốt lõi: >9 | Cốt lõi: >30 | *Bề mặt: 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 |
Bàn 3: Độ cứng, Tính hàn, và hướng dẫn ứng dụng chính
| Lớp | Độ cứng | Tính hàn (Nhiệt trước/bài cần thiết) | Khả năng gia công (Annealed) | Ứng dụng chính |
|---|---|---|---|---|
| SCM220 | Trung bình (Nông) | Hội chợ | Tốt | Các bộ phận làm cứng trường hợp nhẹ |
| SCM415H | Cao (Ban nhạc H.) | Nghèo | Hội chợ | Các bộ phận cứng ảnh có tác động cao (bánh răng, trục quay) |
| SCM420H | Cao (Ban nhạc H.) | Nghèo | Hội chợ | Các bộ phận được làm cứng trường hợp chung |
| SCM435 | Tốt | Công bằng/Tốt (với sự quan tâm) | Tốt | Các bộ phận chung xuyên suốt (trục, que) |
| SCM439 | Xuất sắc (Boron) | Công bằng/Tốt (với sự quan tâm) | Tốt | Các phần lớn, hình dạng phức tạp yêu cầu làm nguội dầu |
| SCM440 | Rất tốt | Nghèo (Nguy cơ vết nứt cao) | Hội chợ | Mặc cao, Các công cụ và thành phần cường độ cao |
6. Lựa chọn và gia công cụ thể của ứng dụng
Tiêu chí lựa chọn:
Chọn đúng lớp liên quan đến việc trả lời các câu hỏi chính:
- Tải chính là gì? (Mặc → Độ cứng cao; Tác động → Độ bền cao; Mệt mỏi → thép sạch, Bề mặt tốt)
- Cần thiết thông qua hoặc cần thiết phải có trường hợp?
- Kích thước phần là gì? Các phần lớn hơn đòi hỏi độ cứng cao hơn (ví dụ., SCM439).
- Các yêu cầu ổn định về chiều là gì? Các quá trình như nitriding của SCM435 gây ra ít biến dạng hơn so với việc cacbon hóa và làm nguội.
- Hạn chế chi phí là gì? SCM220 rẻ hơn so với các lớp chứa MO; SCM440 có thể yêu cầu mài tốn kém hơn sau khi xử lý nhiệt.
Gia công và chế tạo:
- Gia công: Tất cả các lớp này thường được gia công trong điều kiện ủ hoặc chuẩn hóa. Hàm lượng hợp kim của họ cho họ sức mạnh cao hơn thép carbon, có thể yêu cầu tốc độ/nguồn cấp dữ liệu thấp hơn một chút và công cụ mạnh mẽ hơn. Các biến thể gia công miễn phí không phải là tiêu chuẩn cho các lớp này.
- sự hàn: Hàm lượng carbon và hợp kim cao làm cho các thép này dễ bị nứt khi hàn. Làm nóng trước (200-300° C) và giảm căng thẳng sau hàn (hoặc xử lý nhiệt đầy đủ) hầu như luôn luôn bắt buộc. Cần tránh hàn cho SCM440 trừ khi thực sự cần thiết và được thực hiện theo các quy trình được kiểm soát nghiêm ngặt.
- Nghiền: Sau khi xử lý nhiệt, Đặc biệt đối với các quốc gia có độ cứng cao như SCM440, Nghiền thường là phương pháp khả thi duy nhất để đạt được kích thước cuối cùng và hoàn thiện bề mặt. Phải cẩn thận để tránh bị bỏng.
7. Phần kết luận
Gia đình của ống thép hợp kim cơ JIS SCM cung cấp một bộ công cụ đa năng và mạnh mẽ để giải quyết các thách thức kỹ thuật phức tạp. Từ năng lực làm cứng trường hợp của SCM415H/420H, tạo ra các thành phần với một “vỏ cứng và lõi cứng,” đến sức mạnh xuyên suốt của SCM435/439/440, Mỗi lớp có một vai trò riêng biệt để đóng.
Hiểu được sự khác biệt tinh tế nhưng quan trọng trong hàm lượng carbon, Sự hiện diện của molypden, và hiệu ứng tăng cường độ cứng của boron trong SCM439 là tối quan trọng để lựa chọn vật liệu tối ưu. Các bảng so sánh được cung cấp đóng vai trò là một tài liệu tham khảo quan trọng cho hóa chất tương phản trực tiếp, cơ khí, và thuộc tính ứng dụng.
Cuối cùng, Thành công của một thành phần được làm từ các vật liệu tiên tiến này dựa trên cách tiếp cận toàn diện mà không chỉ xem, gia công, và bịa đặt. Bằng cách tận dụng thông tin chi tiết được trình bày trong hướng dẫn này, Các kỹ sư có thể tự tin chỉ định đường ống thép hợp kim cấp SCM chính xác, Đảm bảo hiệu suất, độ tin cậy, và tuổi thọ trong những môi trường đòi hỏi khắt khe nhất, Từ hệ thống truyền động của một chiếc xe đến trung tâm của máy móc công nghiệp hạng nặng.
