Το AISI 8620 είναι ένας χάλυβας χαμηλής κραματοποίησης για σκλήρυνση επιφανείας, ευρέως χρησιμοποιούμενος για μηχανικά εξαρτήματα που απαιτούν συνδυασμό σκληρού πυρήνα, καλής μηχανικής κατεργασιμότητας και σκληρής επιφάνειας ανθεκτικής στη φθορά. Περιέχει άνθρακα μαζί με νικέλιο, χρώμιο και μολυβδαίνιο, προσδίδοντας στο κράμα καλύτερη αντοχή, σκληρότητα και σκληρυνσιμότητα από πολλούς συνηθισμένους χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών, το AISI 8620 επιλέγεται συνήθως για γρανάζια, άξονες, δακτυλίους, πείρους, γρανάζια αλυσίδας, εξαρτήματα εκκεντροφόρου, εξαρτήματα που σχετίζονται με ρουλεμάν και άλλα εξαρτήματα ακριβείας που εκτίθενται σε επαναλαμβανόμενα φορτία ή επιφανειακή φθορά. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν ένα εξάρτημα πρέπει να παραμείνει σχετικά σκληρό εσωτερικά, ενώ η εξωτερική επιφάνεια χρειάζεται αυξημένη σκληρότητα.

Η περιεκτικότητα σε άνθρακα του AISI 8620 είναι σχετικά χαμηλή, συνήθως γύρω στο 0,18-0,23%. Αυτό το χαμηλό επίπεδο άνθρακα βοηθά στη διατήρηση της ολκιμότητας και της σκληρότητας στον πυρήνα ενός τελικού εξαρτήματος. Το νικέλιο βελτιώνει τη σκληρότητα, το χρώμιο αυξάνει τη σκληρυνσιμότητα και την αντοχή στη φθορά, και το μολυβδαίνιο συμβάλλει στην αντοχή και βοηθά στη μείωση της ευθραυστότητας κατά τη σκλήρυνση. Αυτός ο συνδυασμός κραματοποίησης καθιστά το AISI 8620 κατάλληλο για ενανθράκωση, όπου ο άνθρακας εισάγεται στην επιφάνεια πριν από τη σκλήρυνση. Μετά την ενανθράκωση και τη θερμική κατεργασία, η επιφάνεια μπορεί να επιτύχει υψηλή σκληρότητα, ενώ ο πυρήνας παραμένει σημαντικά πιο σκληρός και ανθεκτικός στην κρούση.

Το AISI 8620 συχνά παραδίδεται σε ανόπτηση, κανονικοποιημένη ή σε άλλες μορφές που επιτρέπουν τη μηχανική κατεργασία πριν από την τελική θερμική κατεργασία. Η μηχανική κατεργασιμότητά του θεωρείται γενικά καλή για χάλυβα κραματοποιημένο, ειδικά όταν η μηχανική κατεργασία πραγματοποιείται πριν από την ενανθράκωση και τη σκλήρυνση. Η περιστροφική κατεργασία CNC και η φρεζάρισμα CNC χρησιμοποιούνται και οι δύο συνήθως για την κατασκευή εξαρτημάτων AISI 8620. Η περιστροφική κατεργασία είναι κατάλληλη για κυλινδρικά μέρη όπως άξονες, πείρους, μανίκια, προσχέδια γραναζιών και δακτυλίους, ενώ το φρεζάρισμα χρησιμοποιείται συνήθως για επίπεδες επιφάνειες, αυλακώσεις, κοιλότητες, κλειδοθήκες, επιφάνειες στήριξης και πιο σύνθετες γεωμετρίες.

Κατά τη μηχανική κατεργασία CNC του AISI 8620, οι συνθήκες κοπής πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με την κατάσταση του υλικού, τη γεωμετρία του εξαρτήματος και την απαιτούμενη ανοχή. Τα κοπτικά εργαλεία καρβιδίου χρησιμοποιούνται συνήθως για την παραγωγική μηχανική κατεργασία, επειδή παρέχουν καλή διάρκεια ζωής εργαλείου και επιτρέπουν υψηλότερες ταχύτητες κοπής. Οι αιχμηρές ακμές κοπής και η σταθερή συγκράτηση του τεμαχίου είναι σημαντικές κατά την παραγωγή χαρακτηριστικών με στενές ανοχές. Οι υπερβολικές δυνάμεις κοπής μπορούν να επηρεάσουν λεπτά τοιχώματα, λεπτούς άξονες ή άλλες σχετικά εύκαμπτες δομές, επομένως η στρατηγική της διαδρομής εργαλείου, το βάθος κοπής και ο σχεδιασμός του εξαρτήματος συγκράτησης πρέπει να εξετάζονται προσεκτικά.

Το ψυκτικό υγρό μπορεί να βελτιώσει την απομάκρυνση των τσιπς, να ελέγξει τη θερμοκρασία κοπής και να μειώσει τη φθορά του εργαλείου κατά τη μηχανική κατεργασία. Η σταθερή ψύξη είναι ιδιαίτερα χρήσιμη κατά τη μηχανική κατεργασία βαθιών κοιλοτήτων, εσωτερικών χαρακτηριστικών ή μακρών περιστροφικών κατεργασιών όπου η συσσώρευση θερμότητας μπορεί να επηρεάσει τη διαστατική σταθερότητα. Ο σωστός έλεγχος των τσιπς είναι επίσης σημαντικός, επειδή τα μακριά ή ανεξέλεγκτα τσιπς μπορούν να καταστρέψουν τις τελικές επιφάνειες ή να παρεμποδίσουν τις αυτοματοποιημένες εργασίες μηχανικής κατεργασίας. Για παραγωγικά εξαρτήματα, οι βελτιστοποιημένες τροφοδοσίες, οι ταχύτητες, η γεωμετρία των ένθετων και η παροχή ψυκτικού υγρού μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αποδοτικότητα της μηχανικής κατεργασίας.

Το AISI 8620 μπορεί να μηχανηθεί για την παραγωγή σχετικά ακριβών χαρακτηριστικών πριν από τη θερμική κατεργασία, συμπεριλαμβανομένων σπειρωμάτων, αυλακώσεων, οπών, ώμων, κλειδοθηκών, αυλακώσεων και επιφανειών σύνδεσης. Ωστόσο, οι κατασκευαστές πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις διαστατικές αλλαγές που μπορεί να συμβούν κατά την ενανθράκωση και τη θερμική κατεργασία. Επομένως, τα εξαρτήματα που απαιτούν πολύ στενές τελικές ανοχές μπορεί να μηχανηθούν ελαφρώς υπερμεγέθη πριν από τη θερμική κατεργασία και στη συνέχεια να φινιριστούν με λείανση, σκληρή περιστροφή, λείανση με λειαντικό τροχό ή άλλη διαδικασία ακριβείας. Αυτή η προσέγγιση βοηθά στην αντιστάθμιση της παραμόρφωσης και επιτρέπει στις κρίσιμες διαστάσεις να πληρούν τις τελικές απαιτήσεις του σχεδίου.

Η ενανθράκωση είναι μία από τις σημαντικότερες κατεργασίες που σχετίζονται με το AISI 8620. Κατά την ενανθράκωση, το εξάρτημα θερμαίνεται σε περιβάλλον πλούσιο σε άνθρακα, ώστε ο άνθρακας να διαχέεται στο επιφανειακό στρώμα. Στη συνέχεια, το εξάρτημα σβήνεται και σκληρύνεται για να παραχθεί μια σκληρή επιφάνεια που περιβάλλει έναν συγκριτικά σκληρό πυρήνα. Ανάλογα με την εφαρμογή και τις παραμέτρους της διαδικασίας, το ενανθρακωμένο AISI 8620 μπορεί να επιτύχει επίπεδα σκληρότητας επιφάνειας γύρω από τα υψηλά 50 έως χαμηλά 60 HRC. Το απαιτούμενο βάθος επιφάνειας πρέπει να καθορίζεται από το μέγεθος του εξαρτήματος, τις συνθήκες φόρτισης, τις απαιτήσεις φθοράς και τις μηχανολογικές προδιαγραφές.

Αυτός ο συνδυασμός σκληρότητας επιφάνειας και εσωτερικής σκληρότητας εξηγεί γιατί το AISI 8620 χρησιμοποιείται συχνά για γρανάζια και άλλα εξαρτήματα μετάδοσης κίνησης. Τα δόντια των γραναζιών υφίστανται επαναλαμβανόμενη τάση επαφής και φθορά, καθιστώντας σημαντική τη σκληρότητα της επιφάνειας. Ταυτόχρονα, το εξάρτημα πρέπει να αντιστέκεται στην κρούση και την κόπωση χωρίς να γίνεται υπερβολικά εύθραυστο. Ένα σωστά ενανθρακωμένο γρανάζι AISI 8620 μπορεί να παρέχει την σκληρή επιφάνεια εργασίας που απαιτείται για την αντοχή στη φθορά, διατηρώντας παράλληλα επαρκή σκληρότητα κάτω από την επιφάνεια.

Η θερμική κατεργασία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη νωρίς στη διαδικασία κατασκευής, αντί να αντιμετωπίζεται ως ξεχωριστή τελική λειτουργία. Η ενανθράκωση, η απόσβεση και η σκλήρυνση μπορούν να προκαλέσουν παραμόρφωση, ειδικά σε λεπτές διατομές, ασύμμετρα εξαρτήματα, μακριούς άξονες ή εξαρτήματα με άνισο πάχος τοιχώματος. Επομένως, τα σχέδια μηχανικής κατεργασίας CNC μπορεί να περιλαμβάνουν επιπλέον υλικό σε κρίσιμες επιφάνειες για τελικό φινίρισμα μετά τη θερμική κατεργασία. Οι κατασκευαστές μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν ελεγχόμενες διαδικασίες θερμικής κατεργασίας, κατάλληλα εξαρτήματα συγκράτησης και κατάλληλες αλληλουχίες μηχανικής κατεργασίας για τη μείωση της παραμόρφωσης.

Εκτός από την ενανθράκωση, τα εξαρτήματα AISI 8620 μπορεί να υποβληθούν σε άλλες διαδικασίες φινιρίσματος και επιφανειακής κατεργασίας ανάλογα με την εφαρμογή. Το μαύρο οξείδιο μπορεί να προσφέρει σκούρα εμφάνιση και ήπια προστασία από τη διάβρωση όταν χρησιμοποιείται μαζί με λάδι ή άλλη προστατευτική επίστρωση. Η επιψευδαργύρωση μπορεί να επιλεγεί όταν απαιτείται ισχυρότερη προστασία από τη διάβρωση, ιδιαίτερα για εξαρτήματα που λειτουργούν σε σχετικά ήπια περιβάλλοντα. Η επιμετάλλωση με νικέλιο μπορεί να προσφέρει πρόσθετη αντοχή στη διάβρωση και προστασία της επιφάνειας και μπορεί επίσης να επιλεγεί για αισθητικούς ή λειτουργικούς λόγους.

Οι επικαλύψεις φωσφορικών αλάτων μπορούν επίσης να εφαρμοστούν σε ορισμένα εξαρτήματα AISI 8620 για τη βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση, τη βοήθεια στη συγκράτηση λιπαντικού ή την παροχή κατάλληλης επιφάνειας για επακόλουθες επικαλύψεις. Η βαφή και η ηλεκτροστατική βαφή είναι δυνατές για εξαρτήματα όπου οι εκτεθειμένες επιφάνειες απαιτούν πρόσθετη περιβαλλοντική προστασία, αν και το πάχος της επίστρωσης πρέπει να λαμβάνεται υπόψη γύρω από σπειρωμένες οπές, ακριβείς συνδέσεις και άλλα ευαίσθητα διαστατικά χαρακτηριστικά. Για εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας, οι προδιαγραφές επιφανειακής κατεργασίας πρέπει να προσδιορίζουν ποιες επιφάνειες μπορούν να επικαλυφθούν και ποιες επιφάνειες πρέπει να παραμείνουν καλυμμένες.

Η λείανση και η στίλβωση είναι τεχνικά λειτουργίες φινιρίσματος παρά χημικές επιφανειακές κατεργασίες, αλλά μπορούν να είναι σημαντικές αφού το AISI 8620 έχει σκληρυνθεί. Η λείανση ακριβείας χρησιμοποιείται συχνά για την αποκατάσταση της διαστατικής ακρίβειας, τη βελτίωση της στρογγυλότητας, τον έλεγχο των συνδέσεων ρουλεμάν ή την επίτευξη χαμηλής τραχύτητας επιφάνειας σε σκληρυμένες επιφάνειες. Η λείανση γραναζιών μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε απαιτητικά εξαρτήματα μετάδοσης κίνησης όπου η ακρίβεια του προφίλ των δοντιών και η ποιότητα της επιφάνειας είναι κρίσιμες. Η σκληρή περιστροφή μπορεί επίσης να είναι μια επιλογή για ορισμένες γεωμετρίες και απαιτήσεις παραγωγής.

Οι σχεδιαστές πρέπει να καθορίζουν τόσο την κατάσταση του υλικού όσο και τις απαιτήσεις θερμικής κατεργασίας με σαφήνεια στα μηχανολογικά σχέδια. Η απλή αναφορά "AISI 8620" ενδέχεται να μην παρέχει επαρκείς πληροφορίες για την κατασκευή, επειδή οι τελικές ιδιότητες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το βάθος ενανθράκωσης, τη σκληρότητα της επιφάνειας, τη σκληρότητα του πυρήνα, τις συνθήκες απόσβεσης και τη σκλήρυνση. Εάν μόνο ορισμένες επιφάνειες απαιτούν σκλήρυνση επιφανείας, αυτό πρέπει επίσης να προσδιορίζεται με σαφήνεια. Οι κρίσιμες διαστάσεις που πρέπει να διατηρηθούν μετά τη θερμική κατεργασία πρέπει να διακρίνονται από τις διαστάσεις που μπορούν να αντέξουν την κανονική διακύμανση της διαδικασίας.

Κατά την επιλογή του AISI 8620 για εξαρτήματα μηχανικής κατεργασίας CNC, οι μηχανικοί πρέπει επίσης να εξετάσουν εάν η ικανότητα σκλήρυνσης επιφανείας του είναι πράγματι απαραίτητη. Εάν ένα εξάρτημα χρειάζεται μόνο μέτρια αντοχή και δεν απαιτεί σκληρή επιφάνεια ανθεκτική στη φθορά, ένας άλλος χάλυβας μπορεί να προσφέρει μια απλούστερη διαδρομή κατασκευής. Ωστόσο, για γρανάζια, άξονες, πείρους, δακτυλίους και άλλα μηχανικά μέρη που συνδυάζουν φθορά επαφής με κρούση ή κυκλική φόρτιση, το AISI 8620 προσφέρει μια αποτελεσματική ισορροπία μεταξύ μηχανικής κατεργασιμότητας, σκληρότητας και σκληρυνσιμότητας επιφανείας.

Για έργα προσαρμοσμένης κατασκευής, η μηχανική κατεργασία CNC και η θερμική κατεργασία πρέπει να σχεδιαστούν ως ολοκληρωμένη διαδικασία. Οι ανοχές μηχανικής κατεργασίας, το βάθος ενανθράκωσης, ο έλεγχος παραμόρφωσης, οι λειτουργίες φινιρίσματος, η επιφανειακή κατεργασία και οι απαιτήσεις επιθεώρησης επηρεάζουν όλες την τελική απόδοση του εξαρτήματος. Συντονίζοντας αυτούς τους παράγοντες από την αρχή, οι κατασκευαστές μπορούν να παράγουν εξαρτήματα AISI 8620 με αξιόπιστες διαστάσεις, ανθεκτικές επιφάνειες και μηχανικές ιδιότητες κατάλληλες για απαιτητικές βιομηχανικές εφαρμογές.