Thép 86L20: Tính chất và ứng dụng chính

Thép 86L20 là loại thép hợp kim thấp chủ yếu được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình. Nó được đặc trưng bởi thành phần cụ thể của nó, bao gồm một lượng đáng kể cacbon, mangan và crom. Các nguyên tố hợp kim trong 86L20 góp phần vào các tính chất cơ học của nó, tăng cường độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn.

Loại thép này được biết đến với khả năng gia công và hàn tuyệt vời, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau. Các đặc điểm chính của nó bao gồm độ bền kéo tốt, độ cứng vừa phải và độ dẻo tuyệt vời, cho phép nó chịu được ứng suất cơ học đáng kể mà không bị hỏng.

Ưu điểm và hạn chế

Thuận lợi:
- Tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao: 86L20 mang lại sự cân bằng thuận lợi giữa độ bền và trọng lượng, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi phải giảm trọng lượng.
- Khả năng gia công tốt: Loại thép này có thể gia công dễ dàng, cho phép thực hiện quy trình sản xuất hiệu quả.
- Khả năng hàn: Có thể hàn bằng các kỹ thuật tiêu chuẩn, có lợi cho việc chế tạo.

Hạn chế:
- Khả năng chống ăn mòn: So với thép không gỉ, 86L20 có khả năng chống ăn mòn hạn chế, khiến nó ít phù hợp với môi trường khắc nghiệt.
- Độ nhạy xử lý nhiệt: Các tính chất có thể thay đổi đáng kể khi xử lý nhiệt, đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận trong quá trình xử lý.

Trong lịch sử, 86L20 đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm ô tô và máy móc, do tính cân bằng giữa các đặc tính và hiệu quả về mặt chi phí.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn	Chỉ định/Cấp bậc	Quốc gia/Khu vực xuất xứ	Ghi chú/Nhận xét
Liên Hiệp Quốc	G86200	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 8620
AISI/SAE	8620	Hoa Kỳ	Những khác biệt nhỏ về thành phần cần lưu ý
Tiêu chuẩn ASTM	A29/A29M	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn chung cho thép hợp kim
VI	1.6523	Châu Âu	Cấp độ tương đương theo tiêu chuẩn Châu Âu
ĐẠI HỌC	20MnCr5	Đức	Tính chất tương tự, nhưng có các nguyên tố hợp kim khác nhau
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SCr420	Nhật Bản	Lớp tương đương với những thay đổi nhỏ
Anh	20CrMn	Trung Quốc	Tương đương với sự khác biệt nhỏ trong thành phần

Bảng trên nêu bật các tiêu chuẩn và giá trị tương đương khác nhau cho thép 86L20. Đáng chú ý, trong khi AISI 8620 thường được coi là giá trị tương đương, nó có thể biểu hiện những thay đổi nhỏ về tính chất cơ học và thành phần hóa học có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,18 - 0,23
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Cr (Crom)	0,40 - 0,60
Mo (Molipden)	0,15 - 0,25
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,035
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,040

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép 86L20 bao gồm carbon, mangan và crom. Carbon tăng cường độ cứng và độ bền, trong khi mangan cải thiện khả năng làm cứng và độ dẻo dai. Crom góp phần chống mài mòn và độ bền tổng thể, khiến nó trở thành nguyên tố quan trọng cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Nhiệt độ thử nghiệm	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Ủ	Nhiệt độ phòng	620 - 750MPa	90 - 110 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	350 - 450MPa	50 - 65 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	Nhiệt độ phòng	20-25%	20-25%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell)	Ủ	Nhiệt độ phòng	200 - 250 HB	200 - 250 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động	Charpy V-notch	-20 °C	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép 86L20 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao. Độ bền kéo và độ bền chảy của nó cho thấy nó có thể chịu được tải trọng đáng kể, trong khi tỷ lệ giãn dài của nó cho thấy độ dẻo tốt, cho phép biến dạng mà không bị gãy.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy/Phạm vi	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	45 W/m·K	31,2 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·trong

Mật độ của thép 86L20 cho thấy nó tương đối nặng, đặc trưng của thép hợp kim. Độ dẫn nhiệt của nó ở mức trung bình, phù hợp với các ứng dụng cần tản nhiệt. Nhiệt dung riêng cho thấy nó có thể hấp thụ một lượng nhiệt hợp lý trước khi trải qua những thay đổi nhiệt độ đáng kể.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-10	20-60 / 68-140	Hội chợ	Nguy cơ rỗ
Axit sunfuric	10-20	20-40 / 68-104	Nghèo	Không khuyến khích
Natri Hydroxit	5-10	20-60 / 68-140	Hội chợ	Dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất

Thép 86L20 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình trong nhiều môi trường khác nhau. Thép này đặc biệt dễ bị rỗ trong môi trường clorua và có hiệu suất kém trong điều kiện axit. So với thép không gỉ như 304 hoặc 316, khả năng chống ăn mòn của 86L20 thấp hơn đáng kể, khiến nó ít phù hợp hơn cho các ứng dụng trong môi trường có tính ăn mòn cao.

So với các loại thép hợp kim khác, chẳng hạn như AISI 4140, 86L20 có thể cung cấp khả năng gia công tốt hơn nhưng phải trả giá bằng khả năng chống ăn mòn thấp hơn. Sự đánh đổi này cần được cân nhắc khi lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng cụ thể.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	400 °C	752 °F	Thích hợp cho nhiệt độ vừa phải
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	500 °C	932 °F	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ đóng băng	600 °C	1112 °F	Nguy cơ oxy hóa vượt quá nhiệt độ này

Ở nhiệt độ cao, thép 86L20 duy trì các đặc tính cơ học của nó ở một giới hạn nhất định. Tuy nhiên, vượt quá nhiệt độ sử dụng liên tục tối đa, nó có thể bị oxy hóa và mất độ bền. Điều này làm cho nó phù hợp với các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc nhiệt độ vừa phải nhưng không phù hợp với môi trường có nhiệt độ cao.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn	Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS)	Khí/Nhiệt che chắn điển hình	Ghi chú
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Nên làm nóng trước
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Có thể cần xử lý nhiệt sau khi hàn

Thép 86L20 thường được coi là có khả năng hàn tốt. Tuy nhiên, thường được khuyến nghị gia nhiệt trước để tránh nứt, đặc biệt là ở các phần dày hơn. Xử lý nhiệt sau khi hàn cũng có thể tăng cường các đặc tính của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	[Thép 86L20]	[AISI 1212]	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70	100	Tốt cho gia công
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30 m/phút	50 m/phút	Điều chỉnh dựa trên công cụ

Thép 86L20 có khả năng gia công tốt, mặc dù không dễ gia công như một số loại thép dễ cắt như AISI 1212. Cần sử dụng tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu để đạt được kết quả tốt nhất.

Khả năng định hình

Thép 86L20 có thể được tạo hình nguội và nóng, nhưng phải cẩn thận để tránh làm cứng khi gia công. Bán kính uốn tối thiểu phải được xem xét trong quá trình tạo hình để tránh nứt.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C/°F)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 giờ	Không khí	Làm mềm, cải thiện độ dẻo
Làm nguội	850 - 900 / 1562 - 1652	30 phút	Dầu hoặc Nước	Làm cứng
Làm nguội	400 - 600 / 752 - 1112	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô và tính chất của thép 86L20. Ủ làm mềm vật liệu, trong khi làm nguội làm tăng độ cứng. Tôi luyện rất quan trọng để giảm độ giòn và cải thiện độ dẻo dai, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực	Ví dụ ứng dụng cụ thể	Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này	Lý do lựa chọn
Ô tô	Bánh răng và trục	Độ bền cao, khả năng gia công tốt	Độ bền và hiệu suất
Máy móc	Trục khuỷu	Độ bền, khả năng chống mài mòn	Độ tin cậy khi chịu tải
Dầu khí	Linh kiện van	Khả năng chống ăn mòn, độ bền	Hiệu suất trong môi trường khắc nghiệt

Các ứng dụng khác bao gồm:
- Các thành phần cấu trúc trong máy móc
- Dụng cụ và khuôn mẫu
- Chốt và bu lông

Thép 86L20 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì có độ bền, độ dẻo dai và khả năng gia công cân bằng, phù hợp với các bộ phận chịu tải trọng động.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính	[Thép 86L20]	[AISI 4140]	[AISI 8620]	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Sức mạnh tốt	Sức mạnh cao hơn	Sức mạnh vừa phải	4140 có độ bền cao hơn nhưng khả năng gia công kém hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Hội chợ	Tốt	8620 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Tốt	Vừa phải	Tốt	4140 có thể cần phải làm nóng trước
Khả năng gia công	Tốt	Vừa phải	Tốt	4140 khó gia công hơn
Khả năng định hình	Vừa phải	Nghèo	Tốt	8620 có thể định hình được nhiều hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Cao hơn	Vừa phải	4140 thường đắt hơn
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Chung	Tất cả các lớp đều có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn thép 86L20, cần cân nhắc đến các đặc tính cơ học, hiệu quả về chi phí và tính khả dụng của nó. Mặc dù thép này có hiệu suất tốt cho nhiều ứng dụng, nhưng các lựa chọn thay thế như AISI 4140 hoặc AISI 8620 có thể phù hợp hơn tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể, chẳng hạn như độ bền cao hơn hoặc khả năng chống ăn mòn tốt hơn.

Tóm lại, thép 86L20 là thép hợp kim cacbon trung bình đa năng với nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Sự cân bằng về tính chất của nó khiến nó trở thành lựa chọn đáng tin cậy cho các thành phần đòi hỏi độ bền, độ dẻo dai và khả năng gia công, trong khi những hạn chế về khả năng chống ăn mòn của nó cần được cân nhắc cẩn thận trong quá trình lựa chọn.