Tubi di carburazione di nichel-cromo-molibdeno grado 4320 ASTM A519

Che cos'è il tubo ASTM A519 grado 4320

ASTM A519 grado 4320 è un acciaio legato a basso-carbonio, nichel-cromo-molibdeno prodotto come tubo meccanico senza saldatura, registrato con il numero UNS G43200. Il grado appartiene alla famiglia della cementazione: il carbonio è mantenuto a un livello sufficientemente basso da mantenere il nucleo tenace e resistente agli urti, mentre le aggiunte di nichel, cromo e molibdeno conferiscono all'acciaio una temprabilità sufficiente per supportare una custodia dura,-resistente all'usura dopo la cementazione e un nucleo forte e duttile al di sotto.

Il nichel è l’elemento chiave in questo equilibrio. Migliora la tenacità del nucleo e la resistenza della custodia alla scheggiatura sotto carico di contatto, il cromo aumenta la temprabilità e la risposta alla cementazione, mentre il molibdeno aggiunge temprabilità e limita l'infragilimento da rinvenimento. Questa combinazione è il motivo per cui il 4320 è ampiamente utilizzato per i denti degli ingranaggi e altri componenti che devono resistere sia alla fatica da flessione che alla vaiolatura superficiale.

Composizione chimica

Proprietà della cassa e del nucleo dopo la cementazione

I componenti cementati sono normalmente specificati dalla profondità della cassa e dalla durezza superficiale piuttosto che da un singolo valore di trazione. La cementazione a gas o a bassa-pressione seguita da tempra e rinvenimento a bassa-temperatura produce una custodia rigida, con una durezza superficiale comunemente concordata nell'intervallo 58-62 HRC, supportata da un nucleo che mantiene una tenacità utile perché il suo contenuto di carbonio rimane basso. La profondità della cassa è determinata dallo stress da contatto e dallo spessore del dente o della parete del pezzo: le custodie più profonde si adattano a carichi di contatto più elevati, mentre le custodie poco profonde vengono utilizzate su sezioni sottili per evitare un componente fragile.

La stessa ASTM A519 elenca la resistenza alla trazione minima, il carico di snervamento e l'allungamento per ogni grado e condizione di consegna, quindi le proprietà indicate per il tubo fornito dipendono dal fatto che sia finito a caldo, trafilato a freddo o trattato termicamente. Le proprietà del componente cementato finito vengono concordate separatamente con il soggetto che effettua il trattamento termico in base ai requisiti di profondità della cassa, durezza superficiale e durezza del nucleo.

Trattamenti termici e controllo dimensionale

La sequenza abituale per un ingranaggio tubolare o un manicotto è quella di lavorare fino a raggiungere la dimensione quasi-finale, cementare a una temperatura intorno a 900-930 gradi, temprare e quindi rinvenire a bassa temperatura per alleviare lo stress da tempra senza ammorbidire la custodia. La temperatura e il tempo di cementazione controllano sia la profondità della carcassa che la crescita del grano, quindi il ciclo deve essere adattato alla profondità richiesta. Poiché la tempra distorce i componenti a pareti sottili-, il materiale di lavorazione viene lasciato su superfici che devono rimanere precise e un'operazione di finitura come la rettifica o la tornitura dura segue il trattamento termico.

Laddove la distorsione deve essere mantenuta molto piccola, al posto della tempra in olio viene utilizzata la cementazione sotto vuoto o a bassa-pressione seguita da tempra con gas ad alta-pressione. Il raffreddamento del gas è più uniforme e, su un tubo di parete moderata, riduce l'ovalità e la variazione di lunghezza.

Applicazioni tipiche

Denti di ingranaggi, pignoni e corone dentate nelle trasmissioni industriali e dei veicoli

Componenti di ingranaggi planetari e riduttori nelle turbine eoliche e negli azionamenti di macchinari pesanti

Alberi di trasmissione, manicotti scanalati e componenti sincronizzatori

Cuscinetti, seguicamma e componenti di contatto in apparecchiature rotanti

Elementi di azionamento di precisione in macchine utensili e apparecchiature di automazione

Punti di lavorazione e ispezione

Allo stato ricotto, la qualità si lavora facilmente e viene deliberatamente mantenuta morbida per il taglio prima della cementazione. Poiché l'acciaio è relativamente morbido e gommoso a bassi livelli di carbonio, vengono utilizzati utensili affilati e alimentazione adeguata per controllare il tagliente di riporto. La saldabilità è limitata e la saldatura non viene eseguita su componenti carburati.

L'ispezione di una parte finita cementata comprende la misurazione della profondità della cassa su un campione sezionato, la durezza superficiale, la durezza del nucleo, la microstruttura e, dove il compito lo richiede, l'esame con particelle magnetiche per la molatura di cricche e controlli dimensionali per la distorsione. I criteri di profondità e durezza del caso devono essere sempre indicati come valori di accettazione concordati sull'ordine.

Domande frequenti

D: Cos'è UNS G43200?
È l'identificatore del sistema di numerazione unificato per la chimica del nichel-cromo-molibdeno 4320 che ASTM A519 elenca tra i suoi gradi standard. Il numero UNS definisce la composizione; ASTM A519 definisce i requisiti dei tubi.

D: Perché viene utilizzato 4320 per gli ingranaggi?
Il suo nucleo a basso contenuto di carbonio rimane robusto mentre la superficie cementata diventa dura e resistente all'usura, e il contenuto di nichel aiuta la custodia a resistere alla scheggiatura sotto carichi di contatto ripetuti. Questa combinazione è adatta a denti di ingranaggi e componenti simili.

D: Quale profondità del case può essere prodotta sui tubi 4320?
La profondità della cassa è determinata dal ciclo di cementazione e dal lavoro del pezzo. Viene specificata in millimetri di profondità effettiva della cassa sull'ordine di acquisto o sul disegno e verificata mediante sezionamento e durezza trasversale dopo il trattamento termico.

D: Come si confronta il 4320 con i tubi 8620?
Entrambi sono gradi da cementazione, ma il 4320 contiene nichel e offre una maggiore tenacità del nucleo e una maggiore temprabilità, che si adatta alle sezioni più pesanti e ai carichi di contatto più elevati. Il grado 8620 senza nichel viene utilizzato dove il servizio è più leggero.

D: È possibile saldare i tubi 4320?
Non è destinato alla costruzione saldata. Il contenuto di lega rende la zona interessata dal calore dura e soggetta a fessurazioni, e i componenti che verranno carburati vengono normalmente uniti con mezzi meccanici o fabbricati prima di qualsiasi fase di indurimento.

D: Come si devono ordinare i tubi 4320 cementati?
Indicare il grado e il numero UNS, le condizioni di consegna del tubo, le dimensioni del componente finito, la profondità della custodia e la durezza superficiale richieste e la tolleranza dimensionale che deve essere mantenuta dopo il trattamento termico.