Thép AISI 1320: Tính chất và ứng dụng chính

Thép AISI 1320 được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình, chủ yếu được biết đến với sự cân bằng giữa độ bền, độ dẻo dai và độ dẻo dai. Loại thép này chứa một lượng cacbon đáng kể, cùng với các nguyên tố hợp kim như mangan, crom và niken, giúp tăng cường các đặc tính cơ học và hiệu suất tổng thể của nó trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Thép AISI 1320 được đặc trưng bởi hàm lượng carbon trung bình, thường dao động từ 0,18% đến 0,23%. Các nguyên tố hợp kim chính bao gồm mangan (0,60% đến 0,90%), crom (0,40% đến 0,60%) và niken (0,30% đến 0,60%). Các nguyên tố này góp phần tạo nên độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn và mỏi của thép, khiến thép phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật.

Các đặc điểm quan trọng nhất của thép AISI 1320 bao gồm:

• Độ bền cao : Hàm lượng carbon trung bình tạo nên độ bền kéo tốt, phù hợp cho các ứng dụng kết cấu.
• Độ bền tốt : Các nguyên tố hợp kim cải thiện độ bền, điều này rất cần thiết cho các bộ phận chịu tải trọng động.
• Độ dẻo : AISI 1320 có độ dẻo tốt, cho phép biến dạng mà không bị gãy, điều này rất quan trọng trong các quy trình sản xuất.

Thuận lợi :
- Cân bằng tuyệt vời giữa độ bền và độ dẻo dai.
- Khả năng gia công và hàn tốt.
- Thích hợp cho quá trình xử lý nhiệt để tăng cường tính chất cơ học.

Hạn chế :
- Khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình so với thép không gỉ.
- Cần xử lý nhiệt cẩn thận để tránh bị giòn.

Trong lịch sử, AISI 1320 đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm các bộ phận ô tô, bộ phận máy móc và các thành phần kết cấu, do các đặc tính cơ học thuận lợi và tính linh hoạt của nó.

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	G13200	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 1320
AISI/SAE	1320	Hoa Kỳ	Tên gọi thường dùng
Tiêu chuẩn ASTM	A29/A29M	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn chung cho thép hợp kim
VI	1.7035	Châu Âu	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn Nhật Bản	S45C	Nhật Bản	Tính chất tương tự, nhưng ứng dụng khác nhau
ĐẠI HỌC	C45E	Đức	Có thể so sánh được, nhưng với các nguyên tố hợp kim khác nhau

Cấp AISI 1320 thường được so sánh với các loại thép cacbon trung bình khác, chẳng hạn như AISI 1045 và AISI 4140. Trong khi AISI 1045 cung cấp hàm lượng cacbon cao hơn để tăng cường độ bền, AISI 4140 cung cấp khả năng tôi luyện được cải thiện do hàm lượng crom của nó. Những khác biệt này có thể ảnh hưởng đáng kể đến việc lựa chọn thép cho 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
Ni (Niken)	0,30 - 0,60
Si (Silic)	0,15 - 0,40
P (Phốt pho)	≤ 0,035
S (Lưu huỳnh)	≤ 0,040

Các nguyên tố hợp kim chính trong AISI 1320 đóng vai trò quan trọng:
- Mangan : Tăng cường độ cứng và độ bền đồng thời cải thiện độ dẻo dai của thép.
- Crom : Tăng khả năng chống ăn mòn và độ cứng, góp phần chống mài mòn.
- Niken : Cải thiện độ dẻo dai và độ dai, đặc biệt trong các ứng dụng nhiệt độ thấp.

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	580 - 700MPa	84 - 102 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	350 - 450MPa	51 - 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	160 - 210 HB	160 - 210 HB	Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động (Charpy)	Ủ	-20°C (-4°F)	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp của các đặc tính cơ học này làm cho thép AISI 1320 phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao, chẳng hạn như bánh răng, trục và các thành phần cấu trúc. Khả năng chịu tải trọng động trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai là rất quan trọng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật.

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	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	45 W/m·K	31 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 và điểm nóng chảy của AISI 1320 cho thấy tính phù hợp của nó đối với các ứng dụng nhiệt độ cao, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng của nó rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến truyền nhiệt. Điện trở suất tương đối thấp, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ dẫn điện.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-5	25°C (77°F)	Hội chợ	Nguy cơ rỗ
Axit sunfuric	10	25°C (77°F)	Nghèo	Không khuyến khích
Natri Hydroxit	50	25°C (77°F)	Hội chợ	Nguy cơ nứt do ăn mòn ứng suất

Thép AISI 1320 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, đặc biệt là trong môi trường có clorua và dung dịch kiềm. Thép này dễ bị rỗ và nứt do ăn mòn ứng suất trong môi trường giàu clorua, điều này có thể hạn chế việc sử dụng thép này trong các ứng dụng hàng hải. So với thép không gỉ như AISI 304 hoặc AISI 316, khả năng chống ăn mòn của AISI 1320 thấp hơn đáng kể, khiến thép này ít phù hợp hơn cho các ứng dụng mà ăn mòn là mối quan tâm quan trọng.

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 việc tiếp xúc kéo dài
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
Bắt đầu xem xét về sức bền kéo dài	300°C	572°F	Có thể xảy ra hiện tượng biến dạng ở nhiệt độ cao

AISI 1320 duy trì các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao, phù hợp với các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc với nhiệt. Tuy nhiên, cần lưu ý tránh tiếp xúc lâu với nhiệt độ trên 400°C vì điều này có thể dẫn đến quá trình oxy hóa và đóng cặn, ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của vật liệu.

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	Hỗn hợp Argon + CO2	Tốt cho các phần mỏng
TIG	ER80S-Ni	Khí Argon	Yêu cầu làm nóng trước
Dán	E7018	Không có	Thích hợp cho hàn tại hiện trường

AISI 1320 thể hiện khả năng hàn tốt, đặc biệt là với các kim loại phụ thích hợp. Nên nung nóng trước để giảm thiểu nguy cơ nứt trong quá trình hàn. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường thêm các đặc tính của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Tiêu chuẩn AISI 1320	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70%	100%	AISI 1212 dễ gia công hơn
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	30-40 m/phút	50-60 m/phút	Điều chỉnh độ mòn của dụng cụ

AISI 1320 có khả năng gia công vừa phải, phù hợp với nhiều hoạt động gia công khác nhau. Tuy nhiên, so với thép gia công tự do như AISI 1212, nó đòi hỏi phải xử lý và gia công cẩn thận hơn để đạt được kết quả tối ưu.

Khả năng định hình

AISI 1320 có thể được tạo hình nguội và nóng, với độ dẻo tốt cho phép thực hiện nhiều quy trình tạo hình khác nhau. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để tránh làm cứng quá mức, có thể dẫn đến nứt. Cần cân nhắc bán kính uốn tối thiểu trong quá trình tạo hình để đảm bảo tính toàn vẹn.

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	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 giờ	Không khí	Giảm độ cứng, tăng độ dẻo
Làm nguội	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 phút	Dầu	Tăng độ cứng
Làm nguội	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dai

Các quy trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô và tính chất của AISI 1320. Ủ làm mềm thép, trong khi làm nguội làm tăng độ cứng. Tôi luyện là điều cần thiết để giảm ứng suất và tăng độ dẻo dai, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng ứng suất cao.

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	Độ bền cao, độ dẻo dai	Khả năng chịu tải trọng động
Máy móc	Trục	Độ dẻo, khả năng gia công	Dễ chế tạo và độ bền
Sự thi công	Thành phần cấu trúc	Độ bền, khả năng hàn	Thích hợp cho các ứng dụng chịu tải

Các ứng dụng khác bao gồm:
- - Linh kiện hàng không vũ trụ
- - Dụng cụ và khuôn mẫu
- - Chốt và phụ kiện

AISI 1320 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì có sự cân bằng tuyệt vời giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng gia công, khiến nó trở thành lựa chọn linh hoạt cho nhiều nhu cầu kỹ thuật khác nhau.

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

Tính năng/Thuộc tính	Tiêu chuẩn AISI 1320	Tiêu chuẩn AISI 4140	Tiêu chuẩn AISI 1045	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Sức mạnh vừa phải	Độ bền cao	Sức mạnh vừa phải	AISI 4140 cung cấp khả năng làm cứng cao hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Tốt	Hội chợ	AISI 4140 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn
Khả năng hàn	Tốt	Hội chợ	Tốt	AISI 4140 có thể yêu cầu làm nóng trước
Khả năng gia công	Vừa phải	Vừa phải	Cao	AISI 1045 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Hội chợ	Tốt	AISI 4140 ít dẻo hơn
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Cao hơn	Thấp hơn	Chi phí thay đổi tùy theo thành phần hợp kim
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Rất phổ biến	AISI 1045 có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn AISI 1320, cần cân nhắc đến các tính chất cơ học, khả năng hàn và hiệu quả về mặt chi phí. Mặc dù nó cân bằng tốt giữa độ bền và độ dẻo, nhưng nó có thể không phải là lựa chọn tốt nhất cho các môi trường ăn mòn cao hoặc các ứng dụng đòi hỏi khả năng tôi luyện cực độ. Tính khả dụng của nó trên thị trường nói chung là tốt, khiến nó trở thành lựa chọn thiết thực cho nhiều ứng dụng kỹ thuật.

Tóm lại, thép AISI 1320 là loại thép hợp kim cacbon trung bình đa năng, có độ bền, độ dẻo dai và khả năng gia công cân bằng, phù hợp với nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.