Сталь AISI 1320: Свойства и основные применения

Сталь AISI 1320 классифицируется как среднеуглеродистая легированная сталь, известная прежде всего своим балансом прочности, вязкости и пластичности. Этот сорт стали содержит значительное количество углерода, а также легирующие элементы, такие как марганец, хром и никель, которые улучшают ее механические свойства и общую производительность в различных приложениях.

Общий обзор

Сталь AISI 1320 характеризуется средним содержанием углерода, обычно в диапазоне от 0.18% до 0.23%. Основные легирующие элементы включают марганец (0.60% до 0.90%), хром (0.40% до 0.60%) и никель (0.30% до 0.60%). Эти элементы способствуют закаливаемости стали, прочности и стойкости к износу и усталости, что делает ее подходящей для широкого спектра инженерных приложений.

Наиболее значительные характеристики стали AISI 1320 включают:

• Высокая прочность: Среднее содержание углерода обеспечивает хорошую прочность на растяжение, что делает ее подходящей для конструктивных применений.
• Хорошая вязкость: Легирующие элементы улучшают вязкость, что важно для компонентов, подвергаемых динамическим нагрузкам.
• Пластичность: AISI 1320 демонстрирует хорошую пластичность, позволяя деформацию без разрушения, что критично в процессах производства.

Преимущества:
- Отличный баланс прочности и пластичности.
- Хорошая обрабатываемость и свариваемость.
- Подходит для термической обработки для улучшения механических свойств.

Ограничения:
- Умеренная коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющими сталями.
- Требует тщательной термической обработки, чтобы избежать хрупкости.

Исторически сталь AISI 1320 использовалась в различных приложениях, включая автомобильные компоненты, части машин и строительные элементы, благодаря своим положительным механическим свойствам и универсальности.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Группа	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	G13200	США	Ближайший эквивалент AISI 1320
AISI/SAE	1320	США	Общепринятое обозначение
ASTM	A29/A29M	США	Общая спецификация для легированных сталей
EN	1.7035	Европа	Незначительные составные различия
JIS	S45C	Япония	Похожие свойства, но разные применения
DIN	C45E	Германия	Сравнимо, но с другими легирующими элементами

Группа AISI 1320 часто сравнивается с другими среднеуглеродистыми сталями, такими как AISI 1045 и AISI 4140. В то время как AISI 1045 предлагает более высокое содержание углерода для повышения прочности, AISI 4140 обеспечивает улучшенную закаливаемость благодаря своему содержанию хрома. Эти различия могут значительно влиять на выбор стали для конкретных приложений.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Процентный диапазон (%)
C (Углерод)	0.18 - 0.23
Mn (Марганец)	0.60 - 0.90
Cr (Хром)	0.40 - 0.60
Ni (Никель)	0.30 - 0.60
Si (Кремний)	0.15 - 0.40
P (Фосфор)	≤ 0.035
S (Сера)	≤ 0.040

Ключевые легирующие элементы в AISI 1320 играют решающую роль:
- Марганец: Повышает закаливаемость и прочность, улучшая вязкость стали.
- Хром: Увеличивает коррозионную стойкость и закаливаемость, способствуя стойкости к износу.
- Никель: Улучшает вязкость и пластичность, особенно в условиях низкой температуры.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метрическое)	Типичное значение/Диапазон (имперское)	Ссылочные стандарты для метода испытаний
Прочность на растяжение	Отожженная	Комнатная температура	580 - 700 МПа	84 - 102 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% отклонение)	Отожженная	Комнатная температура	350 - 450 МПа	51 - 65 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	Комнатная температура	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Твердость (Бринелль)	Отожженная	Комнатная температура	160 - 210 HB	160 - 210 HB	ASTM E10
Ударная прочность (Шарпи)	Отожженная	-20°C (-4°F)	30 - 50 Дж	22 - 37 фут-фунт	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает сталь AISI 1320 подходящей для приложений, требующих высокой прочности и вязкости, таких как шестерни, валы и строительные компоненты. Ее способность выдерживать динамические нагрузки, сохраняя при этом пластичность, критична во многих инженерных приложениях.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрическое)	Значение (имперское)
Плотность	Комнатная температура	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	45 Вт/м·К	31 BTU·дюйм/(час·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	460 Дж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.00065 Ом·м	0.00038 Ом·дюйм

Плотность и температура плавления AISI 1320 указывают на ее пригодность для применения при высокой температуре, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость имеют важное значение для применения, связанного с теплопередачей. Электрическое сопротивление относительно низкое, что делает ее подходящей для применения, где требуется электрическая проводимость.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Степень устойчивости	Примечания
Хлориды	3-5	25°C (77°F)	Умеренная	Риск образования точечной коррозии
Серная кислота	10	25°C (77°F)	Плохая	Не рекомендуется
Гидроксид натрия	50	25°C (77°F)	Умеренная	Риск коррозионного растрескивания

Сталь AISI 1320 демонстрирует умеренную коррозионную стойкость, особенно в средах с хлоридами и щелочными растворами. Она подвержена точечной коррозии и коррозионному растрескиванию в средах, богатых хлоридами, что может ограничить ее использование в морских приложениях. По сравнению с нержавеющими сталями, такими как AISI 304 или AISI 316, коррозионная стойкость AISI 1320 значительно ниже, что делает ее менее подходящей для приложений, где коррозия является критической проблемой.

Термостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Замечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	400°C	752°F	Подходит для длительного воздействия
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	500°C	932°F	Только для кратковременного воздействия
Температура начала окисления	600°C	1112°F	Риск окисления выше этой температуры
Начало учета прочности на ползучесть	300°C	572°F	Ползучесть может возникать при повышенных температурах

AISI 1320 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает ее подходящей для приложений, связанных с тепловыми воздействиями. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать длительного воздействия температур выше 400°C, так как это может привести к окислению и образованию окалины, что влияет на целостность материала.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Смесь аргона и CO2	Хорошо подходит для тонких секций
TIG	ER80S-Ni	Аргон	Требует подогрева
Электродная сварка	E7018	N/A	Подходит для полевых сварочных работ

AISI 1320 демонстрирует хорошую свариваемость, особенно с подходящими filler metals. Рекомендуется предварительный подогрев для минимизации риска трещин при сварке. Последующая термическая обработка может дополнительно улучшить свойства сварного шва.

Обрабатываемость

Параметр обработки	AISI 1320	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	70%	100%	AISI 1212 легче обрабатывается
Типичная скорость резания (Токарная обработка)	30-40 м/мин	50-60 м/мин	Корректируйте в зависимости от износа инструмента

AISI 1320 имеет умеренную обрабатываемость, что делает ее подходящей для различных операций обработки. Однако по сравнению со сталями с легкой обрабатываемостью, такими как AISI 1212, она требует более тщательной обработки и инструментов для достижения оптимальных результатов.

Формуемость

AISI 1320 может быть холодно и горячо формована, хорошая пластичность позволяет применять различные процессы формовки. Однако необходимо быть внимательными, чтобы избежать чрезмерного упрочнения, что может привести к трещинам. Минимальный радиус изгиба должен учитываться в процессе формовки для обеспечения целостности.

Термическая обработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Способ охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 часа	Воздух	Снизить твердость, улучшить пластичность
Закалка	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 минут	Масло	Увеличить твердость
Темперирование	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 час	Воздух	Снизить хрупкость, улучшить вязкость

Процессы термической обработки значительно влияют на микроструктуру и свойства AISI 1320. Отжиг смягчает сталь, в то время как закалка увеличивает твердость. Темперирование является необходимым для снятия нагрузок и улучшения вязкости, что делает ее подходящей для высоконагруженных приложений.

Типичные применения и конечное использование

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора
Автомобильная	Шестерни	Высокая прочность, вязкость	Способность выдерживать динамические нагрузки
Машиностроение	Валы	Пластичность, обрабатываемость	Удобство в изготовлении и прочность
Строительство	Структурные компоненты	Прочность, свариваемость	Подходит для несущих приложений

Другие применения включают:
- - Компоненты для авиации
- - Инструменты и штампы
- - Крепежи и фитинги

AISI 1320 выбирается для этих приложений из-за отличного баланса прочности, вязкости и обрабатываемости, что делает его универсальным вариантом для различных инженерных нужд.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	AISI 1320	AISI 4140	AISI 1045	Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Высокая прочность	Умеренная прочность	AISI 4140 предлагает более высокую закаливаемость
Ключевой аспект коррозии	Умеренный	Хороший	Умеренный	AISI 4140 имеет лучшую коррозионную стойкость
Свариваемость	Хорошая	Умеренная	Хорошая	AISI 4140 может требовать подогрева
Обрабатываемость	Умеренная	Умеренная	Высокая	AISI 1045 легче обрабатывается
Формуемость	Хорошая	Умеренная	Хорошая	AISI 4140 менее пластична
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Высокая	Низкая	Стоимость варьируется в зависимости от легирующих элементов
Типичная доступность	Обычная	Обычная	Очень распространенная	AISI 1045 широко доступна

При выборе AISI 1320 необходимо учитывать его механические свойства, свариваемость и экономическую эффективность. Хотя он предлагает хороший баланс прочности и пластичности, он может не быть лучшим выбором для сильно коррозионных сред или приложений, требующих экстремальной закаливаемости. Его доступность на рынке, как правило, хороша, что делает его практичным выбором для многих инженерных применений.

В заключение, сталь AISI 1320 является универсальной среднеуглеродистой легированной сталью, которая обеспечивает баланс прочности, вязкости и обрабатываемости, что делает ее подходящей для широкого спектра применения в различных отраслях.