Acciaio da cementazione DIN 20MnCr5 1.7147 5120

Panoramica del prodotto

DIN 20MnCr5 e ASTM 5120 sono acciai carburati legati a basso tenore di carbonio ad alte prestazioni, progettati per eccellere in componenti soggetti a ripetuti stress meccanici, attrito e carichi pesanti. Essendo i membri principali della serie di acciai legati al Mn-Cr, questi gradi offrono una combinazione unica di una superficie dura resistente all'usura (fino a 62 HRC dopo la carburazione) e un nucleo duttile e resistente agli urti, eliminando i rischi di rotture fragili in scenari industriali ad alta domanda.

20MnCr5 1.7147 aderisce agli standard europei EN, mentre ASTM 5120 è l'equivalente americano, entrambi corrispondenti al GB/T 3077 cinese 20CrMn per un approvvigionamento interregionale senza soluzione di continuità. Ampiamente adottati nella produzione automobilistica, nei macchinari pesanti, nelle macchine edili e nei sistemi ausiliari aerospaziali, questi acciai sono la prima scelta per parti di trasmissione di precisione, elementi di fissaggio ad alta resistenza e alberi portanti dove la durata e l'affidabilità non sono negoziabili.

Con un contenuto di carbonio calibrato con precisione pari allo 0,17-0,22%, gli acciai ottimizzano la risposta alla carburazione, garantendo che la diffusione del carbonio formi uno strato superficiale denso e duro preservando al contempo la tenacità del nucleo. Forme di fornitura versatili (barre laminate a caldo, barre forgiate, blocchi forgiati) e finiture personalizzabili li rendono ulteriormente adattabili sia a piccoli componenti di precisione che a grandi parti industriali pesanti.

Equivalente in acciaio

Paese	U.S.A.	Europa	Cina
Standard	ASTM A29	EN10084	GB/T3077
Grado	5120	20MnCr5/1,7147	20CrMn

Caratteristiche del prodotto

Composizione chimica

Le prestazioni di 20MnCr5 1.7147 e ASTM 5120 sono radicate nel loro rapporto di lega ottimizzato, con un rigoroso controllo delle impurità per migliorare l'integrità del materiale e la stabilità della lavorazione. Per il mercato asiatico è incluso anche l'equivalente cinese 20CrMn:

Grado	C	Sì	Mn	P	S	Cr
5120	0,17-0,22	0,15-0,35	0,70-0,90	0,035Max	0,040Max	0,7-0,9
20MnCr5/1,7147	0,17-0,22	0,40Max	1.10-1.40	0,025Max	0,035Max	1.0-1.3
20CrMn	0,17-0,23	0,17-0,37	0,90-1,20	0,030Max	0,030Max	0,9-1,2

Proprietà meccaniche

Tutte le proprietà meccaniche sono testate in conformità alla norma EN 10084 (20MnCr5) e ISO 683-11-1987 (cementazione simulata), con resistenza a trazione calibrata per diametro del componente per riferimento pratico di applicazione:

Resistenza alla trazione minima (temprato e rinvenuto a 200 ℃)

Intervallo di dimensioni	Resistenza alla trazione
d≤16	1200 MPa minimo
16＜d≤40	800 MPa minimo
40＜d≤100	600 MPa minimo

Metriche meccaniche complete

Proprietà meccaniche per barra di prova di riferimento nella condizione simulata di cementazione secondo ISO 683-11-1987.

Intervallo di dimensioni	Resistenza alla trazione	Forza di rendimento	Accompagnamento	Valore dell'impatto A RT/J
d=16	1000-1350 MPa	670 MPa minimo	8% minimo	20J minimo
d=30	900-1250 MPa	610 MPa minimo	9% minimo	20J minimo
d=63	780-1130 MPa	540 MPa minimo	10% minimo	23J minimo

Durezza superficiale

Trattamento termico	Durezza
Trattato per migliorare la tagliabilità (+S)	HB255Max
Ricotto dolce (+A)	HB217Max
Trattato nella gamma di durezza (+ TH)	170-217HBW
Trattato con struttura ferrite-perlite e intervallo di durezza (+ FP)	152-201HBW
Normalizzato(+N)	140-201HBW

Prestazioni di temprabilità

20MnCr5 1.7147 offre opzioni di temprabilità personalizzabili (+H: normale, +HL: basso limitato, +HH: alto limitato) per soddisfare le diverse esigenze di lavorazione dei componenti. La durezza Rockwell C a diverse distanze dall'estremità bonificata è la seguente (nucleo per la progettazione del processo di trattamento termico):

Distanza in mm dall'estremità bonificata
Distanza		1.5	3	5	7	9	11	13	15	20	25	30	35	40
Durezza Nell'HRC+H	massimo	49	49	48	46	43	42	41	39	37	35	34	33	32
	min	41	39	36	33	30	28	26	25	23	21	/	/	/
Durezza In HRC+HH	massimo	49	49	48	46	43	42	41	39	37	35	34	33	32
	min	44	42	40	37	34	33	31	30	28	26	25	24	23
Durezza Nell'HRC + HL	massimo	46	46	44	42	39	37	36	34	32	30	29	28	27
	min	41	39	36	33	30	28	26	25	23	21	/	/	/

Bande di dispersione per la durezza Rockwell - C nella prova di temprabilità finale.

Chiave

Distanza X dall'estremità raffreddata del provino, mm

Durezza Y, HRC

1 limite superiore

2 limite superiore, gradi +HL

3 limite inferiore, gradi +HH

4 limite inferiore

Trattamento termico

Sia 20MnCr5 1.7147 che ASTM 5120 presentano un'eccellente flessibilità di trattamento termico, consentendo ai produttori di adattare le prestazioni del materiale ai requisiti funzionali specifici dei componenti. Tutti i processi sono ottimizzati per una distorsione minima e il massimo mantenimento delle prestazioni:

• Ricottura dolce: riscaldare a 650-700℃, raffreddamento in forno → Durezza ≤217HB. Ideale per ridurre la durezza del materiale per lavorazioni di precisione (ad es. dentatura di ingranaggi, tornitura di alberi).

• Normalizzazione: calore a 840-870℃, raffreddamento ad aria → Struttura uniforme di ferrite-perlite (140-201HB). Elimina lo stress interno derivante dalla forgiatura/laminazione, preparando per la successiva carburazione.

• Carburazione: 20MnCr5 1.7147 riscaldato a 880-980℃ (tempo regolabile in base alla profondità della cassa) → Durezza superficiale 58-62HRC. Perfetto per parti soggette a usura (denti degli ingranaggi, superfici dei pignoni) con profondità della cassa personalizzabile (0,5-2,0 mm).

• Tempra e rinvenimento: riscaldamento a 830-840 ℃, tempra in olio (distorsione minima) + rinvenimento a 150-200 ℃ → Allevia lo stress residuo preservando la durezza superficiale, prolungando la durata dei componenti del 30-50%.

• Processo ottimale degli ingranaggi: carburazione (920-950℃, 4-8 ore) → Tempra con olio → Rinvenimento a 180-200℃ (2 ore) → Bilancia la resistenza all'usura e la tenacità agli urti per i denti degli ingranaggi.

Specifiche e finiture della fornitura

Hunan Qilu Steel fornisce una gamma completa di 20MnCr5 1.7147 e ASTM 5120, con oltre 10.000 tonnellate di stock mensili e dimensioni/finiture personalizzabili per adattarsi a diversi flussi di lavoro di produzione. Il rigoroso controllo della tolleranza garantisce precisione sia per la lavorazione grezza che per quella fine.

Dimensioni della fornitura

Tipo di prodotto	Intervallo di dimensioni	Lunghezza
Barra laminata a caldo	Φ14-Φ280mm	6.000-9.000 mm
Barra forgiata a caldo	Φ140-Φ1200 mm	3000-5800 mm
Blocco forgiato a caldo	T: 80-800 mm; L: 100-2500 mm	2000-5800 mm

Diametri standard delle barre laminate a caldo (dimensioni comuni)

14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 35, 38, 40, 42, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280 mm

Finiture superficiali e precisione

Finitura superficiale	Trasformato	Fresato	Rettifica(migliore)	Lucido (migliore)	Sbucciato (migliore)	Forgiato Nero	Nero laminato
Tolleranza	+0/+3 mm	+0/+3 mm	+0/+0,05 mm	+0/+0,05 mm	+0/+0,1 mm	+0/+5 mm	+0/+1 mm
Linearità	1 mm/1000 mm massimo.					3 mm/1.000 mm massimo.

Applicazioni industriali

Le prestazioni uniche di 20MnCr5 1.7147 e ASTM 5120 li rendono indispensabili in scenari industriali ad alto stress e ad alta usura. Vengono selezionati diversi gradi in base alle dimensioni dei componenti, al carico e ai requisiti di sicurezza:

1. Sistemi di trasmissione automobilistica

• Ingranaggi di trasmissione: resiste all'usura dei denti dopo oltre 100.000 km di guida con durezza superficiale di 58-62 HRC e valore di impatto ≥ 20 J.

• Alberi di trasmissione: i semiassi/alberi dell'elica sfruttano una resistenza alla trazione ≥ 800 MPa (d ≤ 40 mm) per resistere alle forze di torsione.

• Componenti della frizione: gli spingidischi/volani utilizzano un allungamento ≥8% per gestire innesti ripetuti senza deformazioni.

2. Macchinari industriali pesanti

• Pignoni e pulegge: la durezza 170-217HBW (+ grado TH) resiste all'usura abrasiva di catene/nastri, riducendo i tempi di inattività per manutenzione.

• Elementi di fissaggio ad alta resistenza: i bulloni/dadi per turbine/compressori utilizzano un carico di snervamento ≥540 MPa (d=63 mm) per rimanere sicuri in caso di vibrazioni.

• Ingranaggi a vite senza fine/manicotti: sostituisce l'acciaio 20CrNi per ridurre i costi e soddisfare i requisiti di attrito radente per carichi medi.

3. Attrezzature per l'edilizia

• Ingranaggi dell'escavatore: gli ingranaggi di rotazione/traslazione con valore di impatto ≥ 23J (d=63 mm) resistono alle collisioni con rocce/detriti; l'eccellente temprabilità garantisce prestazioni uniformi in sezioni spesse.

• Alberi idraulici del caricatore: Gestisce improvvisi cambi di carico di oltre 10 tonnellate senza piegarsi o rompersi, adattandosi ad ambienti di costruzione difficili e polverosi.

4. Sistemi ausiliari aerospaziali

• Parti di trasmissione APU: la stabilità alle alte temperature (temperata fino a 200 ℃) garantisce un funzionamento affidabile nei vani motore.

• Collegamenti del carrello di atterraggio: la finitura rettificata (+0/+0,05 mm di tolleranza) offre precisione e resistenza per operazioni di atterraggio fluide (non per strutture di volo primarie).

Confronto dei voti e guida alla selezione

1. DIN 20MnCr5 1.7147 rispetto a ASTM 5120

Aspetto	DIN 20MnCr5 1.7147	ASTM 5120
Temprabilità	Elevata (1,10-1,40% Mn) → Penetrazione profonda della durezza	Moderato (0,70-0,90% Mn) → Raffreddamento rapido per pezzi di piccole dimensioni
Controllo delle impurità	Rigoroso (P≤0,025%, S≤0,035%)	Standard (P≤0,035%, S≤0,040%)
Componenti ideali	Parti spesse (d>40mm), parti critiche per la sicurezza (freni, alberi pesanti)	Piccole parti (d≤16mm), componenti non critici (staffe, piccoli ingranaggi)
Costo e valore	Costo leggermente più alto, affidabilità superiore	Prestazioni convenienti ed equilibrate per uso generale

2. 20MnCr5 1,7147 contro 20CrMnTi

20CrMnTi è un acciaio carburato ampiamente utilizzato; il confronto seguente aiuta nella selezione mirata:

Aspetto	20MnCr5 1,7147	20CrMnTi
Elemento in lega	A base di Mn-Cr, senza Ti	A base di Mn-Cr-Ti, il Ti affina i grani
Temprabilità	Più alto, migliore per sezioni spesse	Moderato, adatto per particolari medio/piccoli
Lavorabilità	Eccellente (bassa impurità)	Buono, ma il Ti aumenta la resistenza al taglio
Resistenza all'usura	Superiore (carburi di Cr densi)	Buono (carburi di Ti per l'affinamento del grano)
Costo	Moderare	Leggermente più basso
Applicazione	Parti di trasmissione per carichi pesanti, alberi di grandi dimensioni	Piccoli ingranaggi automobilistici, viteria di precisione

3. 20MnCr5 1,7147 contro 20Cr

20MnCr5 1.7147 supera il 20Cr in tutti gli aspetti principali, rendendolo la scelta di aggiornamento per applicazioni ad alta richiesta:

• Temprabilità: 20MnCr5 ha una penetrazione della durezza 2-3 volte più profonda rispetto a 20Cr, eliminando la morbidezza del nucleo nelle parti spesse.

• Proprietà meccaniche: resistenza alla trazione maggiore del 30% e valore di impatto maggiore del 50% dopo il trattamento termico.

• Resistenza all'usura: durezza superficiale carburata 58-62HRC (20Cr: 50-55HRC), con maggiore durata.

• Applicazione: 20Cr per parti a basso carico; 20MnCr5 per componenti ad alta sollecitazione e ad alta usura.

Domande frequenti

Q1: Come scegliere tra 20MnCr5 1.7147 e ASTM 5120 per il mio progetto?

A1: Selezionare 20MnCr5 1.7147 per componenti con diametro >40 mm, parti critiche per la sicurezza (ad es. freni automobilistici) o condizioni di lavoro difficili (vibrazioni/impatti elevati). Scegli ASTM 5120 per parti di piccole dimensioni (d≤16 mm), componenti non critici o progetti sensibili ai costi: le sue prestazioni soddisfano pienamente i requisiti industriali generali.

D2: Il 20MnCr5 1.7147 è intercambiabile con il 20CrMn cinese?

R2: Sì, 20CrMn (GB/T 3077) è l'equivalente cinese diretto, con composizione chimica e proprietà meccaniche quasi identiche. La leggera differenza nelle gamme degli elementi non ha alcun impatto sull'applicazione pratica, consentendo una sostituzione senza soluzione di continuità nella produzione.

D3: Posso saldare 20MnCr5 1.7147/ASTM 5120? Quali sono i passaggi chiave?

A3: Entrambi gli acciai hanno una saldabilità limitata a causa del contenuto di Mn/Cr, ma una saldatura riuscita è ottenibile con un rigoroso controllo del processo:

• Preriscaldare l'acciaio a 150-250 ℃ per ridurre la fessurazione della HAZ (zona interessata dal calore) (il Cr forma microstrutture dure nella HAZ).

• Utilizzare elettrodi a basso contenuto di idrogeno (ad esempio E7018) per ridurre al minimo le fessurazioni indotte dall'idrogeno.

• Tempra post-saldatura a 150-200℃ per alleviare lo stress residuo e ripristinare la tenacità.

Nota: non saldare mai parti cementate: il calore ammorbidisce lo strato superficiale duro; saldare solo negli stati ricotto/normalizzato.

D4: Cosa causa il fallimento della carburazione di 20MnCr5 1.7147 e come evitarlo?

A4: Guasti comuni: profondità della cassa irregolare, bassa durezza superficiale, fragilità del nucleo. Misure di prevenzione:

• Controllare la temperatura di carburazione (880-980℃) e il tempo (in base alla profondità richiesta del rivestimento, 0,5-2,0 mm).

• Garantire una temperatura uniforme del forno (differenza di temperatura ≤±5℃) per evitare sovracarburazione/sottocarburazione locale.

• Utilizzare un agente cementante di elevata purezza per prevenire la contaminazione da impurità della superficie.

• Raffreddare lentamente dopo la carburazione per evitare la fragilità del nucleo, quindi eseguire l'estinzione/rinvenimento dell'olio.

Q5: Come migliorare l'efficienza della lavorazione di 20MnCr5 1.7147?

A5: Eseguire prima la ricottura di addolcimento (raffreddamento del forno a 650-700 ℃) per ridurre la durezza a ≤217HB, migliorando significativamente l'efficienza di taglio. Per lavorazioni ad alta precisione (ad esempio, taglio di ingranaggi), utilizzare finiture pelate/rettificate per ridurre l'usura dell'utensile.

D6: Perché scegliere 20MnCr5 1.7147/ASTM 5120 rispetto alle leghe da cementazione generiche?

A6: Questi gradi superano le leghe generiche in tre aspetti fondamentali:

• Conformità agli standard globali: la certificazione EN 10084/ASTM A29/GB/T 3077 elimina le barriere alle vendite internazionali.

• Prestazioni costanti: tolleranze strette (C±0,02%, resistenza alla trazione±50MPa) garantiscono l'uniformità tra lotto e lotto, riducendo i difetti di produzione.

• Risparmio sui costi totali: nonostante i costi iniziali siano superiori del 10-15% rispetto agli acciai generici, la loro durata di vita 2-3 volte più lunga e le minori esigenze di manutenzione riducono i costi totali di proprietà del 20-25% in 5 anni.

Richiedi ora : tutte le specifiche del prodotto e i dati sulle prestazioni sono conformi agli standard internazionali; per scenari applicativi particolari contattare il nostro team tecnico per soluzioni personalizzate.