L'AISI 8620 est un acier faiblement allié cémentable largement utilisé pour les composants mécaniques qui nécessitent une combinaison d'un noyau résistant, d'une bonne usinabilité et d'une surface dure résistante à l'usure. Il contient du carbone ainsi que du nickel, du chrome et du molybdène, conférant à l'alliage une meilleure résistance, ténacité et trempabilité que de nombreux aciers ordinaires à faible teneur en carbone. En raison de ces caractéristiques, l'AISI 8620 est couramment sélectionné pour les engrenages, les arbres, les bagues, les goupilles, les pignons, les composants de came, les pièces liées aux roulements et autres composants de précision exposés à des charges répétées ou à l'usure de surface. Il est particulièrement utile lorsqu'un composant doit rester relativement résistant en interne tandis que la surface extérieure nécessite une dureté accrue.

La teneur en carbone de l'AISI 8620 est relativement faible, généralement autour de 0,18 à 0,23 %. Ce faible niveau de carbone aide à maintenir la ductilité et la ténacité dans le noyau d'un composant fini. Le nickel améliore la ténacité, le chrome augmente la trempabilité et la résistance à l'usure, et le molybdène contribue à la résistance et aide à réduire la fragilité au revenu. Cette combinaison d'alliage rend l'AISI 8620 adapté à la cémentation, où le carbone est introduit à la surface avant le durcissement. Après cémentation et traitement thermique, la surface peut atteindre une dureté élevée tandis que le noyau reste considérablement plus résistant et plus résistant aux chocs.

L'AISI 8620 est souvent fourni dans des états recuits, normalisés ou autrement usinables avant le traitement thermique final. Son usinabilité est généralement considérée comme bonne pour un acier allié, surtout lorsque l'usinage est effectué avant la cémentation et le durcissement. Le tournage CNC et le fraisage CNC sont tous deux couramment utilisés pour fabriquer des composants en AISI 8620. Le tournage convient aux pièces cylindriques telles que les arbres, les goupilles, les douilles, les ébauches d'engrenages et les bagues, tandis que le fraisage est couramment utilisé pour les surfaces planes, les rainures, les poches, les clavettes, les surfaces de montage et les géométries plus complexes.

Lors de l'usinage CNC de l'AISI 8620, les conditions de coupe doivent être sélectionnées en fonction de l'état du matériau, de la géométrie de la pièce et de la tolérance requise. Les outils de coupe en carbure sont couramment utilisés pour l'usinage de production car ils offrent une bonne durée de vie de l'outil et permettent des vitesses de coupe plus élevées. Des arêtes de coupe vives et un bridage stable sont importants lors de la production de caractéristiques à tolérance serrée. Des forces de coupe excessives peuvent affecter les parois minces, les arbres élancés ou d'autres structures relativement flexibles, de sorte que la stratégie de parcours d'outil, la profondeur de coupe et la conception du montage doivent être soigneusement étudiées.

Le liquide de coupe peut améliorer l'évacuation des copeaux, contrôler la température de coupe et réduire l'usure de l'outil pendant l'usinage. Un refroidissement constant est particulièrement utile lors de l'usinage de poches profondes, de caractéristiques internes ou de longues opérations de tournage où l'accumulation de chaleur peut affecter la stabilité dimensionnelle. Un contrôle approprié des copeaux est également important car des copeaux longs ou mal contrôlés peuvent endommager les surfaces finies ou interférer avec les opérations d'usinage automatisées. Pour les pièces de production, des avances, des vitesses, une géométrie d'insert et une alimentation en liquide de coupe optimisées peuvent améliorer considérablement l'efficacité de l'usinage.

L'AISI 8620 peut être usiné pour produire des caractéristiques relativement précises avant le traitement thermique, y compris des filetages, des rainures, des alésages, des épaulements, des clavettes, des cannelures et des surfaces d'accouplement. Cependant, les fabricants doivent tenir compte des changements dimensionnels qui peuvent survenir pendant la cémentation et le traitement thermique. Les composants nécessitant des tolérances finales très serrées peuvent donc être usinés légèrement surdimensionnés avant le traitement thermique, puis finis par rectification, tournage dur, rodage ou un autre procédé de précision. Cette approche permet de compenser la déformation et de faire en sorte que les dimensions critiques respectent les exigences du dessin final.

La cémentation est l'un des traitements les plus importants associés à l'AISI 8620. Pendant la cémentation, le composant est chauffé dans un environnement riche en carbone afin que le carbone diffuse dans la couche superficielle. La pièce est ensuite trempée et revenue pour produire une couche dure entourant un noyau comparativement résistant. Selon l'application et les paramètres du procédé, l'AISI 8620 cémenté peut atteindre des niveaux de dureté superficielle autour de 58 à 62 HRC. La profondeur de couche requise doit être déterminée par la taille du composant, les conditions de charge, les exigences d'usure et les spécifications d'ingénierie.

Cette combinaison de dureté superficielle et de ténacité interne explique pourquoi l'AISI 8620 est fréquemment utilisé pour les engrenages et autres composants de transmission. Les dents d'engrenage subissent des contraintes de contact et une usure répétées, ce qui rend la dureté superficielle importante. Dans le même temps, le composant doit résister aux chocs et à la fatigue sans devenir excessivement cassant. Un engrenage en AISI 8620 correctement cémenté peut fournir la surface de travail dure nécessaire à la résistance à l'usure tout en maintenant une ténacité suffisante sous la surface.

Le traitement thermique doit être envisagé dès le début du processus de fabrication plutôt que traité comme une opération finale distincte. La cémentation, la trempe et le revenu peuvent provoquer une déformation, en particulier dans les sections minces, les pièces asymétriques, les arbres longs ou les composants à épaisseur de paroi inégale. Les plans d'usinage CNC peuvent donc inclure un matériau supplémentaire sur les surfaces critiques pour la finition finale après traitement thermique. Les fabricants peuvent également utiliser des procédures de traitement thermique contrôlées, un bridage approprié et des séquences d'usinage appropriées pour réduire la déformation.

En plus de la cémentation, les pièces en AISI 8620 peuvent recevoir d'autres finitions et traitements de surface en fonction de l'application. L'oxyde noir peut fournir une apparence sombre et une protection légère contre la corrosion lorsqu'il est utilisé avec de l'huile ou un autre revêtement protecteur. La galvanisation au zinc peut être choisie lorsqu'une protection contre la corrosion plus forte est requise, en particulier pour les composants fonctionnant dans des environnements relativement modérés. La galvanoplastie au nickel peut fournir une résistance supplémentaire à la corrosion et une protection de surface, et peut également être choisie pour des raisons d'apparence ou fonctionnelles.

Les revêtements au phosphate peuvent également être appliqués sur certains composants en AISI 8620 pour améliorer la résistance à la corrosion, aider à la rétention du lubrifiant ou fournir une surface appropriée pour les revêtements ultérieurs. La peinture et le revêtement en poudre sont possibles pour les pièces dont les surfaces exposées nécessitent une protection environnementale supplémentaire, bien que l'épaisseur du revêtement doive être prise en compte autour des trous filetés, des ajustements de précision et d'autres caractéristiques sensibles aux dimensions. Pour les composants de haute précision, les spécifications de traitement de surface doivent identifier quelles surfaces peuvent être revêtues et quelles surfaces doivent rester masquées.

La rectification et le polissage sont techniquement des opérations de finition plutôt que des traitements de surface chimiques, mais ils peuvent être importants après que l'AISI 8620 a été durci. La rectification de précision est fréquemment utilisée pour restaurer la précision dimensionnelle, améliorer la circularité, contrôler les ajustements de roulement ou obtenir une faible rugosité de surface sur les surfaces durcies. La rectification d'engrenages peut être utilisée sur des composants de transmission exigeants où la précision du profil de dent et la qualité de surface sont critiques. Le tournage dur peut également être une option pour certaines géométries et exigences de production.

Les concepteurs doivent spécifier clairement l'état du matériau et les exigences de traitement thermique sur les dessins d'ingénierie. La simple spécification « AISI 8620 » peut ne pas fournir suffisamment d'informations pour la fabrication, car les propriétés finales dépendent fortement de la profondeur de cémentation, de la dureté superficielle, de la dureté du noyau, des conditions de trempe et du revenu. Si seules certaines surfaces nécessitent une trempe superficielle, cela doit également être clairement identifié. Les dimensions critiques qui doivent être maintenues après le traitement thermique doivent être distinguées des dimensions qui peuvent tolérer des variations normales du processus.

Lors de la sélection de l'AISI 8620 pour les pièces usinées CNC, les ingénieurs doivent également déterminer si sa capacité de trempe superficielle est réellement requise. Si un composant n'a besoin que d'une résistance modérée et ne nécessite pas de surface dure résistante à l'usure, un autre acier peut offrir une voie de fabrication plus simple. Cependant, pour les engrenages, les arbres, les goupilles, les bagues et autres pièces mécaniques qui combinent l'usure par contact avec des charges d'impact ou cycliques, l'AISI 8620 offre un équilibre efficace entre usinabilité, ténacité et trempabilité superficielle.

Pour les projets de fabrication personnalisée, l'usinage CNC et le traitement thermique doivent être planifiés comme un processus intégré. Les jeux d'usinage, la profondeur de couche cémentée, le contrôle de la déformation, les opérations de finition, le traitement de surface et les exigences d'inspection influencent tous les performances finales de la pièce. En coordonnant ces facteurs dès le début, les fabricants peuvent produire des composants en AISI 8620 avec des dimensions fiables, des surfaces durables et des propriétés mécaniques adaptées aux applications industrielles exigeantes.