Thép hợp kim cứng vỏ DIN 16MnCr5 1.7131 5115

Tổng quan về sản phẩm

DIN 16MnCr5 (1.7131) là loại thép cacbon hóa hợp kim thấp dòng Mn-Cr cổ điển, nổi tiếng với độ cứng tuyệt vời, phân bổ độ cứng đồng đều sau khi xử lý nhiệt và tính chất cơ học cân bằng. Nó tạo thành một bề mặt cứng và cấu trúc lõi cứng sau khi cacbon hóa và ủ ở nhiệt độ thấp, đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu về hiệu suất của các bộ phận cơ khí trong điều kiện tải trọng và mài mòn động. Nó có các cấp tương đương trong các hệ thống tiêu chuẩn quốc gia lớn trên toàn thế giới, chẳng hạn như ASTM 5115 theo tiêu chuẩn Mỹ và 16CrMnH/20CrMnTi theo tiêu chuẩn Trung Quốc, và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô, gia công cơ khí, khuôn mẫu chính xác và các ngành công nghiệp khác.

Các loại thép tương đương

Quốc gia	Hoa Kỳ	Châu Âu	Trung Quốc
Tiêu chuẩn	ASTM A29	EN10084	GB/T3077
Cấp	5115	16MnCr5/1.7131	16CrMnH/20CrMnTi

Tính năng sản phẩm

Thành phần hóa học

Cấp	C	Sĩ	Mn	P	S	Cr
5115	0,13-0,18	0,15-0,35	0,70-0,90	0,035Tối đa	0,040Tối đa	0,70-0,90
16MnCr5/1.7131	0,14-0,19	Tối đa 0,40	1,00-1,30	0,025Tối đa	0,035Tối đa	0,80-1,10
20CrMnTi	0,17-0,23	0,17-0,37	0,80-1,10	0,030Tối đa	0,030Tối đa	1,00-1,30

Tính chất cơ học

Tính chất cơ học của 16MnCr5 1.7131 thể hiện sự khác biệt rõ rệt khi thay đổi kích thước và quá trình xử lý nhiệt. Sau đây là các chỉ số hiệu suất tiêu chuẩn được quy định trong EN 10084 và ISO 683-11, là tham chiếu cốt lõi cho việc lựa chọn và xử lý vật liệu.

1. Độ bền kéo sau khi đông cứng và ủ ở 200oC (EN 10084, tối thiểu)

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo
d<16	1000Mpa tối thiểu
16＜d≤40	800Mpa tối thiểu
40＜d<100	500Mpa tối thiểu

2. Tính chất cơ học trong điều kiện làm cứng vỏ mô phỏng (ISO 683-11-1987)

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo	Sức mạnh năng suất	Dọc theo	Giá trị tác động Tại RT/J
d=16	880-1230Mpa	600Mpa tối thiểu	9% tối thiểu	25J phút
d=30	770-1120Mpa	520Mpa tối thiểu	10% tối thiểu	25J phút
d=63	650-1000Mpa	450Mpa tối thiểu	Tối thiểu 11%	25J phút

3. Yêu cầu lấy mẫu đối với mẫu thử

Tất cả các mẫu thử của thép làm cứng vỏ 16MnCr5 phải được lấy mẫu ở 1/4 đường kính/độ dày bên dưới bề mặt được xử lý nhiệt theo EN 10084; yêu cầu lấy mẫu đặc biệt được thực hiện theo hợp đồng mua bán.

Độ cứng bề mặt & độ cứng

Độ cứng ở các trạng thái xử lý nhiệt khác nhau

Độ cứng của 16MnCr5 1.7131 có thể được điều chỉnh theo nhu cầu xử lý và phạm vi độ cứng tiêu chuẩn của các trạng thái xử lý nhiệt khác nhau như sau:

Xử lý nhiệt	độ cứng
Được xử lý để cải thiện khả năng cắt (+S)	HB255Max
Ủ mềm (+A)	HB207Max
Được xử lý theo phạm vi độ cứng (+TH)	156-207HBW
Được xử lý theo cấu trúc ferrite-pearlite và phạm vi độ cứng (+ FP)	140-187HBW
Chuẩn hóa(+N)	138-187HBW

Độ cứng cuối cùng (HRC)

Khi được đặt hàng với các yêu cầu về độ cứng bình thường (+H), cao (+HH) hoặc thấp (+HL), các giá trị độ cứng ở các khoảng cách khác nhau từ đầu được tôi đáp ứng các tiêu chuẩn sau (chỉ số cốt lõi để đánh giá độ cứng của các bộ phận có tiết diện lớn):

Khoảng cách tính bằng mm từ đầu được dập tắt
Khoảng cách		1.5	3	5	7	9	11	13	15	20	25	30	35	40
độ cứng Trong HRC + H	tối đa	47	46	44	41	39	37	35	33	31	30	29	28	27
	phút	39	36	31	28	24	21	/	/	/	/	/	/	/
độ cứng Tại HRC + HH	tối đa	47	46	44	41	39	37	35	33	31	30	29	28	27
	phút	42	39	35	32	29	26	24	22	20	/	/	/	/
độ cứng Trong HRC + HL	tối đa	44	43	40	37	34	32	30	28	26	25	24	23	22
	phút	39	36	31	28	24	21	/	/	/	/	/	/	/

Các dải phân tán cho độ cứng Rockwell - C trong bài kiểm tra độ cứng tôi cuối cùng.

Thông số kỹ thuật cung cấp, dung sai và thông tin chứng khoán

Qilu Steel cung cấp đầy đủ các sản phẩm 16MnCr5 1.7131 bao gồm thanh cán nóng, thanh rèn nóng, tấm cán nóng và khối rèn nóng, với thông số kỹ thuật đầy đủ và nguồn hàng ổn định, đồng thời có thể tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.

Thông số kỹ thuật cung cấp

Loại sản phẩm	Phạm vi kích thước	Chiều dài
Thanh cán nóng	Φ14-Φ280mm	6000-9000mm
Thanh rèn nóng	Φ140-Φ1200mm	3000-5800mm
Tấm/tấm cán nóng	T:20-120mm; Rộng: 410-810mm	2000-5800mm
Khối rèn nóng	T: 80-800mm; Rộng: 100-2500mm	2000-5800mm

Bề mặt hoàn thiện & dung sai kích thước

Hoàn thiện bề mặt	quay	xay	Mài (Tốt nhất)	Đánh bóng (Tốt nhất)	Bóc vỏ (Tốt nhất)	rèn đen	Cán đen
Sức chịu đựng	+0/+3mm	+0/+3mm	+0/+0,05mm	+0/+0,05mm	+0/+0,1mm	+0/+5mm	+0/+1mm
Độ thẳng	Tối đa 1mm/1000mm.					Tối đa 3mm/1000mm.

Thông số kỹ thuật trong kho (Đường kính thanh cán nóng)

Kho thanh cán nóng và rèn 16MnCr5 hàng tháng vượt quá mười nghìn tấn, với đường kính kho thông thường như sau:

• 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, 280mm

Lưu ý: Thông số và số lượng tồn kho được cập nhật theo thời gian thực theo doanh số và sản lượng. Để biết thông tin chứng khoán mới nhất, vui lòng liên hệ trực tiếp với nhân viên bán hàng của chúng tôi.

Công nghệ xử lý rèn

Rèn là quá trình quan trọng để cải thiện độ nén và tính chất cơ học của 16MnCr5 1.7131. Các thông số quy trình rèn tiêu chuẩn được tuân thủ nghiêm ngặt để tránh các khuyết tật như vết nứt bên trong và cấu trúc lỏng lẻo:

• Gia nhiệt trước: Cho phôi 16MnCr5 vào lò nung và gia nhiệt trước ở nhiệt độ 600-700oC (loại bỏ ứng suất bên trong, tránh sốc nhiệt).

• Làm nóng đến nhiệt độ rèn ban đầu: Tiếp tục nung phôi đến 1150-1200oC và giữ ấm đều.

• Hoạt động rèn: Nhiệt độ rèn cuối cùng không được thấp hơn 850-900oC (đảm bảo độ dẻo của thép, tránh các vết nứt rèn nguội).

• Làm mát sau rèn: Làm mát trong không khí hoặc lò (làm nguội chậm để loại bỏ ứng suất rèn, ngăn ngừa nứt bề mặt).

Xử lý nhiệt

Quá trình xử lý nhiệt của 16MnCr5 1.7131 được thiết kế cho các đặc tính hợp kim của nó và các thông số có thể được điều chỉnh phù hợp theo kích thước bộ phận và yêu cầu về hiệu suất. Quá trình cốt lõi và nhiệt độ chính như sau:

Quá trình	Nhiệt độ	Phương pháp làm mát	Mục đích cốt lõi
Ủ mềm	790-810oC	Làm mát lò	Giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công
Bình thường hóa	880-900oC	Làm mát không khí	Tinh chế ngũ cốc, loại bỏ các khiếm khuyết về cấu trúc, chuẩn bị cho quá trình cacbon hóa

Quy trình chính để cacbon hóa và làm cứng

Quá trình	Phạm vi nhiệt độ	Quá trình kết hợp
Kiểm tra dập tắt kết thúc Austenitizing	870oC	Kiểm tra độ cứng tiêu chuẩn
cacbon hóa	880-980oC	Xác định thời gian giữ theo độ sâu lớp thấm cacbon
Làm cứng lõi	860-900oC	Phù hợp với quá trình cacbon hóa, đảm bảo sức mạnh cốt lõi
Làm cứng vỏ	780-820oC	Đảm bảo độ cứng bề mặt và chống mài mòn

Làm nguội & ủ

• Làm nóng: Làm nóng thép đến 820-850oC và giữ ấm đều (nhiệt độ thấp hơn để làm nguội bằng nước, nhiệt độ trên để làm nguội bằng dầu).

• Làm nguội: Làm nguội trong nước hoặc dầu (theo yêu cầu về kích thước bộ phận và biến dạng).

• Ủ: Ủ ở nhiệt độ 150-200oC trong lò và giữ ấm.

• Làm nguội sau ram: Lấy ra khỏi lò và làm nguội trong không khí (loại bỏ ứng suất tôi, ổn định độ cứng bề mặt và độ dẻo dai của lõi).

Lưu ý: Các thông số trên chỉ mang tính hướng dẫn và quy trình cụ thể sẽ được tối ưu hóa theo yêu cầu của bộ phận và thiết bị sản xuất thực tế.

Tính hàn

16MnCr5 có khả năng hàn vừa phải, khả năng hàn của nó chủ yếu bị ảnh hưởng bởi hàm lượng carbon và các nguyên tố hợp kim (Mn, Cr):

• Hàm lượng carbon là 0,14-0,19% (＜0,25%), giúp tránh sự suy giảm nghiêm trọng về khả năng hàn do hàm lượng carbon cao.

• Các nguyên tố Mn và Cr cải thiện độ bền và độ cứng của thép nhưng sẽ làm tăng nguy cơ nứt khi hàn nếu không có biện pháp bảo vệ.

Các biện pháp phòng ngừa hàn được khuyến nghị

• Mối hàn trước khi xử lý nhiệt cacbon hóa (đường hàn dễ bị nứt sau khi cacbon hóa).

• Làm nóng trước kim loại cơ bản đến 150-200oC trước khi hàn (giảm chênh lệch nhiệt độ giữa đường hàn và kim loại cơ bản, tránh nứt lạnh).

• Áp dụng làm mát chậm sau khi hàn (loại bỏ căng thẳng hàn).

• Cấu trúc hàn phức tạp không được khuyến khích; ưu tiên kết nối cơ khí cho các bộ phận chịu tải cao.

So sánh thép 16MnCr5 vs 5115 vs 20CrMnTi vs 15CrMn Steel

16MnCr5 thường được so sánh với các loại thép cacbon hóa phổ thông như 20CrMnTi, ASTM 5115, 20CrNiMo (1.6582) và 15CrMn trong việc lựa chọn vật liệu. Sau đây là so sánh toàn diện từ các khía cạnh về thành phần, hiệu suất, chi phí và ứng dụng, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo lựa chọn vật liệu rõ ràng cho các nhu cầu sản xuất khác nhau:

Chỉ số so sánh	16MnCr5/1.7131	ASTM 5115	20CrMnTi	20CrNiMo (1.6582)	15CrMn
Hệ thống hợp kim lõi	Mn-Cr	Mn-Cr	Mn-Cr-Ti	Cr-Ni-Mo	Mn-Cr
Hàm lượng cacbon (%)	0,14-0,19	0,13-0,18	0,17-0,23	0,17-0,23	0,12-0,18
Độ cứng	Tuyệt vời (đường kính làm nguội dầu ≥30mm)	Tốt (đường kính làm nguội dầu ≥25mm)	Tuyệt vời (ngũ cốc tinh chế Ti)	Tuyệt vời (sự phối hợp Ni-Mo, ≥40mm)	Chung (đường kính làm nguội dầu ≥20mm)
Độ cứng bề mặt (HRC) sau khi cacbon hóa	58-62	56-60	58-64	60-64	55-59
Độ bền lõi (Giá trị tác động tại RT)	≥25J	≥22J	≥28J	≥40J (siêu cao)	≥20J
Biến dạng xử lý nhiệt	Nhỏ (.0.05mm)	Bé nhỏ	Cực nhỏ (phần tử Ti)	Bé nhỏ	Tổng quan
Khả năng gia công	Tuyệt vời (HB<207 sau khi ủ)	Tốt	Tốt (dao dính nhẹ)	Chung (hàm lượng hợp kim cao)	Tuyệt vời (cacbon thấp)
Chi phí nguyên liệu thô	Trung bình	Trung bình-Thấp	Trung bình	Cao (hợp kim Ni/Mo)	Thấp
Ưu điểm chính	Hiệu suất cân bằng, kiểm soát tạp chất nghiêm ngặt, độ bền nhiệt độ thấp tốt	Dung sai thành phần rộng, mua sắm dễ dàng	Biến dạng cực thấp, thích hợp cho các bộ phận chính xác	Độ bền lõi siêu cao, chịu tải nặng	Chi phí thấp, thích hợp cho các bộ phận tải nhẹ
Ứng dụng điển hình	Bánh răng, bánh răng sâu, ống lót, khuôn nhựa, các bộ phận nhiệt độ thấp	Bánh răng cơ khí thông thường, trục thông thường, ống lót không chính xác	Bánh răng ô tô có độ chính xác cao, vòng đồng bộ, trục truyền động chính xác	Bánh răng hạng nặng, bộ phận năng lượng gió, máy móc kỹ thuật tải trọng cao	Bánh răng tải nhẹ, trục nhỏ, phụ kiện có độ chính xác thấp
Đề xuất thay thế	Có thể thay thế ASTM5115/15CrMn cho tải trung bình/cao	Có thể thay thế cho tải nhẹ/trung bình 16MnCr5	Thay thế cho 16MnCr5 (bộ phận chính xác)	Không thể thay thế đối với 16MnCr5 (chỉ dành cho tải nặng)	Chỉ có thể thay thế cho tải nhẹ 16MnCr5

Kịch bản ứng dụng điển hình

16MnCr5 được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau do hiệu suất cacbon hóa tuyệt vời, độ cứng tốt và tính chất cơ học 'bề mặt cứng & lõi cứng' cân bằng và là vật liệu cốt lõi để sản xuất các bộ phận chịu tải động, mài mòn và va đập:

• Sản xuất bánh răng: Bánh răng ô tô, máy xây dựng và thiết bị công nghiệp, bánh răng sâu, bánh răng vi sai, vòng bánh răng đồng bộ và các bộ phận truyền động lõi khác.

• Công nghiệp ô tô: Trục truyền động, ống lót xăng, phớt dầu tuabin, vòng ổ trục và các bộ phận lõi ô tô khác đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống mài mòn.

• Sản xuất cơ khí: Các bộ phận cơ khí chịu tải cao như ổ trục, trục chốt, khớp nối, trục cam và đĩa ly hợp.

• Ngành Công cụ & Khuôn mẫu: Khuôn nhựa (đặc biệt là khuôn ép nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh cao), ống lót bịt kín, con lăn xích và các phụ kiện chính xác khác đòi hỏi độ cứng bề mặt cao và khả năng chống mài mòn.

• Công nghiệp thiết bị nặng: Các bộ phận chính của máy khai thác mỏ, máy nông nghiệp và máy móc kỹ thuật hạng nặng đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống mài mòn.

• Thiết bị nhiệt độ thấp: Các bộ phận truyền động và bộ phận bịt kín của thiết bị công nghiệp nhiệt độ thấp (-40oC ~ 200oC) do độ bền nhiệt độ thấp tốt.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Sự khác biệt chính giữa 16MnCr5 và ASTM 5115 là gì?

Trả lời 1: Cả hai đều là loại thép cacbon hóa Mn-Cr tương đương cốt lõi, có cùng kịch bản ứng dụng. Sự khác biệt nhỏ là về thành phần hóa học: 16MnCr5 có hàm lượng Mn (1,00-1,30%) và Cr (0,80-1,10%) cao hơn và kiểm soát P/S chặt chẽ hơn, có độ cứng tốt hơn và độ bền ở nhiệt độ thấp; ASTM 5115 có dung sai thành phần rộng hơn, chi phí mua sắm thấp hơn và phù hợp hơn với các bộ phận cơ khí thông thường. Cả hai có thể được thay thế hoàn toàn cho các bộ phận thông thường và loại thiết kế ban đầu được khuyến nghị cho các bộ phận có độ chính xác cao.

Câu 2: 16MnCr5 có thể được thay thế trực tiếp bằng 20CrMnTi không?

Trả lời 2: Có, 20CrMnTi là loại thay thế tiêu chuẩn phổ biến nhất của Trung Quốc cho 16MnCr5. 20CrMnTi chứa nguyên tố Ti, có thể tinh chế hạt và giảm biến dạng xử lý nhiệt đến mức tối thiểu, phù hợp hơn cho các bánh răng ô tô có độ chính xác cao và các bộ phận truyền động siêu chính xác; 16MnCr5 có độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn và hàm lượng Mn cao hơn, phù hợp hơn với các bộ phận có điều kiện làm việc ở nhiệt độ thấp và các bộ phận tải trung bình có tiết diện lớn. Việc thay thế có thể được xác định theo độ chính xác của bộ phận, điều kiện làm việc và chi phí sản xuất.

Câu 3: Làm thế nào để xác định độ sâu lớp cacbon hóa 16MnCr5?

A3: Độ sâu của lớp cacbon hóa được xác định theo tải trọng làm việc của các bộ phận: bộ phận tải nhẹ (ống lót bịt kín, bánh răng nhỏ) là 0,5-0,8mm; các bộ phận chịu tải trung bình (bánh răng truyền động, bánh răng trục vít) là 0,8-1,2mm; các bộ phận chịu tải nặng (bánh răng máy móc kỹ thuật, trục truyền động) là 1,2-2,0mm. Thời gian duy trì của quá trình cacbon hóa được điều chỉnh theo độ sâu yêu cầu (thường là 1 giờ đối với độ sâu 0,2 mm).

Câu 4: Trạng thái xử lý tốt nhất của 16MnCr5 để cắt là gì?

A4: Trạng thái ủ mềm (+A, HB 207) có hiệu suất cắt tốt nhất, không bị dính dao và xẹp cạnh rõ ràng trong quá trình xử lý. Nên sử dụng dụng cụ cắt cacbua xi măng, kiểm soát tốc độ cắt ở mức 80-120m/phút và thêm chất lỏng cắt nhũ hóa để tránh phôi quá nóng và cải thiện độ hoàn thiện bề mặt của các bộ phận (lên đến Ra1.6μm sau khi xử lý tinh xảo).

Câu 5: Làm thế nào để chọn môi trường làm nguội (nước/dầu) cho 16MnCr5?

A5: Việc lựa chọn môi trường làm nguội dựa trên yêu cầu về kích thước và biến dạng của bộ phận: các bộ phận nhỏ (d 30mm) có yêu cầu biến dạng thấp có thể sử dụng phương pháp làm nguội bằng nước (nhiệt độ gia nhiệt 820-830oC) để đảm bảo độ cứng; các bộ phận trung bình và lớn (d＞30mm) hoặc các bộ phận có độ chính xác cao với yêu cầu biến dạng nghiêm ngặt sử dụng phương pháp làm nguội bằng dầu (nhiệt độ gia nhiệt 830-850oC), có thể giảm biến dạng làm nguội xuống 0,05mm trong khi vẫn đảm bảo độ cứng của các bộ phận có tiết diện lớn.

Câu hỏi 6: Khi nào nên chọn 16MnCr5/1.7131 thay vì 20CrNiMo (1.6582)?

A6: 20CrNiMo có độ bền và độ cứng lõi siêu cao, nhưng chi phí nguyên liệu thô cao hơn nhiều (cao hơn khoảng 30% so với 16MnCr5). Chọn 16MnCr5 cho các bộ phận tải trung bình, nhiệt độ bình thường/nhiệt độ thấp, có độ chính xác chung (chẳng hạn như bánh răng thông thường, ống lót, khuôn nhựa), có hiệu suất chi phí cao; chỉ chọn 20CrNiMo cho các bộ phận chịu tải nặng, chịu va đập cao, có tiết diện cực lớn (chẳng hạn như bánh răng chạy bằng năng lượng gió, bộ phận truyền động của máy móc kỹ thuật nặng) trong đó 16MnCr5 không thể đáp ứng các yêu cầu về độ bền.

Hỏi ngay : Qilu Steel có nguồn cung cấp ổn định 16MnCr5 1.7131 với thông số kỹ thuật đầy đủ và có thể cung cấp các dịch vụ xử lý cá nhân hóa như cắt, rèn, xử lý nhiệt và hoàn thiện bề mặt theo yêu cầu của khách hàng.