Thép cứng vỏ DIN 20MnCr5 1.7147 5120

Tổng quan về sản phẩm

DIN 20MnCr5 và ASTM 5120 là thép được cacbon hóa bằng hợp kim cacbon thấp hiệu suất cao, được thiết kế để vượt trội trong các bộ phận chịu áp lực cơ học, ma sát và tải nặng lặp đi lặp lại. Là thành viên cốt lõi của dòng thép hợp kim Mn-Cr, các loại thép này mang đến sự kết hợp độc đáo giữa bề mặt cứng chịu mài mòn (lên đến 62HRC sau khi cacbon hóa) và lõi dẻo, chống va đập—loại bỏ rủi ro hư hỏng giòn trong các tình huống công nghiệp có nhu cầu cao.

20MnCr5 1.7147 tuân thủ các tiêu chuẩn EN của Châu Âu, trong khi ASTM 5120 là tiêu chuẩn tương đương của Mỹ, cả hai đều phù hợp với GB/T 3077 20CrMn của Trung Quốc để tìm nguồn cung ứng xuyên khu vực một cách liền mạch. Được áp dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô, máy móc hạng nặng, thiết bị xây dựng và hệ thống phụ trợ hàng không vũ trụ, những loại thép này là lựa chọn hàng đầu cho các bộ phận truyền động chính xác, ốc vít cường độ cao và trục chịu lực trong đó độ bền và độ tin cậy là không thể thương lượng.

Với hàm lượng carbon được hiệu chỉnh chính xác ở mức 0,17-0,22%, thép tối ưu hóa phản ứng cacbon hóa—đảm bảo khuếch tán carbon tạo thành lớp bề mặt cứng, dày đặc trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai của lõi. Các hình thức cung cấp linh hoạt (thanh cán nóng, thanh rèn, khối rèn) và lớp hoàn thiện có thể tùy chỉnh hơn nữa giúp chúng có thể thích ứng với cả các bộ phận có độ chính xác nhỏ và các bộ phận công nghiệp nặng cỡ lớn.

Thép tương đương

Quốc gia	Hoa Kỳ	Châu Âu	Trung Quốc
Tiêu chuẩn	ASTM A29	EN10084	GB/T3077
Cấp	5120	20MnCr5/1,7147	20CrMn

Tính năng sản phẩm

Thành phần hóa học

Hiệu suất của 20MnCr5 1.7147 và ASTM 5120 bắt nguồn từ tỷ lệ hợp kim được tối ưu hóa, với khả năng kiểm soát tạp chất nghiêm ngặt để nâng cao tính toàn vẹn của vật liệu và độ ổn định trong quá trình xử lý. 20CrMn tương đương của Trung Quốc cũng được đưa vào để tham khảo thị trường châu Á:

Cấp	C	Sĩ	Mn	P	S	Cr
5120	0,17-0,22	0,15-0,35	0,70-0,90	0,035Tối đa	0,040Tối đa	0,7-0,9
20MnCr5/1,7147	0,17-0,22	Tối đa 0,40	1,10-1,40	0,025Tối đa	0,035Tối đa	1,0-1,3
20CrMn	0,17-0,23	0,17-0,37	0,90-1,20	0,030Tối đa	0,030Tối đa	0,9-1,2

Tính chất cơ học

Tất cả các tính chất cơ học đều được kiểm tra tuân thủ EN 10084 (20MnCr5) và ISO 683-11-1987 (làm cứng vỏ mô phỏng), với độ bền kéo được hiệu chỉnh theo đường kính thành phần để tham khảo ứng dụng thực tế:

Độ bền kéo tối thiểu (Cứng & Cường lực ở 200oC)

Phạm vi kích thước	Độ bền kéo
d<16	1200Mpa tối thiểu
16＜d≤40	800Mpa tối thiểu
40＜d<100	600Mpa tối thiểu

Số liệu cơ học toàn diện

Đặc tính cơ học của thanh thử tham chiếu trong điều kiện làm cứng vỏ mô phỏng theo 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	1000-1350Mpa	670Mpa tối thiểu	8% tối thiểu	20J phút
d=30	900-1250Mpa	610Mpa tối thiểu	9% tối thiểu	20J phút
d=63	780-1130Mpa	540Mpa tối thiểu	10% tối thiểu	23J phút

Độ cứng bề mặt

Xử lý nhiệt	độ cứng
Được xử lý để cải thiện khả năng cắt (+S)	HB255Max
Ủ mềm (+A)	HB217Max
Được xử lý theo phạm vi độ cứng (+TH)	170-217HBW
Được xử lý theo cấu trúc ferrite-pearlite và phạm vi độ cứng (+ FP)	152-201HBW
Chuẩn hóa(+N)	140-201HBW

Hiệu suất độ cứng

20MnCr5 1.7147 cung cấp các tùy chọn độ cứng có thể tùy chỉnh (+H: bình thường, +HL: giới hạn thấp, +HH: giới hạn cao) để phù hợp với các nhu cầu xử lý thành phần khác nhau. Độ cứng Rockwell C ở các khoảng cách khác nhau từ đầu được làm nguội như sau (lõi để thiết kế quy trình xử lý nhiệt):

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	49	49	48	46	43	42	41	39	37	35	34	33	32
	phút	41	39	36	33	30	28	26	25	23	21	/	/	/
độ cứng Tại HRC + HH	tối đa	49	49	48	46	43	42	41	39	37	35	34	33	32
	phút	44	42	40	37	34	33	31	30	28	26	25	24	23
độ cứng Trong HRC + HL	tối đa	46	46	44	42	39	37	36	34	32	30	29	28	27
	phút	41	39	36	33	30	28	26	25	23	21	/	/	/

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

Chìa khóa

Khoảng cách X từ đầu tôi của mẫu thử, mm

Độ cứng Y, HRC

1 giới hạn trên

2 giới hạn trên, cấp độ +HL

3 giới hạn dưới, + cấp HH

4 giới hạn dưới

Xử lý nhiệt

Cả 20MnCr5 1.7147 và ASTM 5120 đều có tính linh hoạt xử lý nhiệt tuyệt vời, cho phép các nhà sản xuất điều chỉnh hiệu suất vật liệu theo yêu cầu chức năng của thành phần cụ thể. Tất cả các quy trình đều được tối ưu hóa để giảm thiểu độ méo và duy trì hiệu suất tối đa:

• Ủ mềm: Đun nóng đến 650-700oC, làm nguội lò → Độ cứng 217HB. Lý tưởng để giảm độ cứng vật liệu cho gia công chính xác (ví dụ: mài bánh răng, tiện trục).

• Chuẩn hóa: Làm nóng đến 840-870oC, làm mát không khí → Cấu trúc ferit-ngọc trai đồng nhất (140-201HB). Loại bỏ ứng suất bên trong do rèn/cán, chuẩn bị cho quá trình cacbon hóa tiếp theo.

• Quá trình cacbon hóa: 20MnCr5 1.7147 được làm nóng đến 880-980oC (thời gian điều chỉnh theo độ sâu của vỏ) → Độ cứng bề mặt 58-62HRC. Hoàn hảo cho các bộ phận dễ bị mài mòn (răng bánh răng, bề mặt bánh xích) với độ sâu vỏ có thể tùy chỉnh (0,5-2,0mm).

• Làm nguội & ủ: Làm nóng đến 830-840oC, làm nguội dầu (biến dạng tối thiểu) + ủ 150-200oC → Giảm ứng suất dư trong khi vẫn giữ được độ cứng bề mặt, kéo dài tuổi thọ linh kiện lên 30-50%.

• Quá trình tối ưu hóa bánh răng: Chế hòa khí (920-950oC, 4-8h) → Làm nguội dầu → Tôi luyện 180-200oC (2h) → Cân bằng khả năng chống mài mòn và độ bền va đập cho răng bánh răng.

Cung cấp thông số kỹ thuật & hoàn thiện

Hunan Qilu Steel cung cấp đầy đủ nguồn cung cấp 20MnCr5 1.7147 và ASTM 5120, với hơn 10.000 tấn tồn kho hàng tháng và kích thước/hoàn thiện có thể tùy chỉnh để phù hợp với quy trình sản xuất đa dạng. Kiểm soát dung sai nghiêm ngặt đảm bảo độ chính xác cho cả xử lý thô và tinh.

Kích thước 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
Khối rèn nóng	T: 80-800mm; Rộng: 100-2500mm	2000-5800mm

Đường kính thanh cán nóng có sẵn (Kích thước phổ biến)

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

Bề mặt hoàn thiện & độ chính xác

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.

Ứng dụng công nghiệp

Hiệu suất độc đáo của 20MnCr5 1.7147 và ASTM 5120 khiến chúng không thể thiếu trong các môi trường công nghiệp chịu áp lực cao, độ mài mòn cao. Các loại khác nhau được lựa chọn dựa trên kích thước thành phần, tải trọng và yêu cầu an toàn:

1. Hệ thống truyền động ô tô

• Bánh răng truyền động: Chống mài mòn răng sau hơn 100.000 km lái xe với độ cứng bề mặt 58-62HRC và giá trị va đập ≥20J.

• Trục truyền động: Nửa trục/trục chân vịt tận dụng độ bền kéo ≥800MPa (d<40mm) để chịu được lực xoắn.

• Các bộ phận ly hợp: Đĩa áp suất/bánh đà sử dụng độ giãn dài ≥8% để xử lý sự ăn khớp nhiều lần mà không bị cong vênh.

2. Máy móc công nghiệp nặng

• Nhông xích & Ròng rọc: Độ cứng 170-217HBW (+ cấp TH) chống mài mòn từ dây xích/dây đai, giảm thời gian dừng bảo trì.

• Chốt cường độ cao: Bu lông/đai ốc cho tuabin/máy nén sử dụng cường độ chảy ≥540MPa (d=63mm) để giữ an toàn khi rung.

• Bánh răng/ống bọc giun: Thay thế thép 20CrNi để tiết kiệm chi phí đồng thời đáp ứng các yêu cầu về ma sát trượt ở tải trọng trung bình.

3. Thiết bị xây dựng

• Bánh răng máy xúc: Bánh răng xoay/hành trình có giá trị va đập ≥23J (d=63mm) chịu được va chạm với đá/mảnh vụn; độ cứng tuyệt vời đảm bảo hiệu suất đồng đều ở các phần dày.

• Trục thủy lực của máy xúc lật: Xử lý những thay đổi tải trọng hơn 10 tấn đột ngột mà không bị cong/nứt, thích ứng với môi trường xây dựng bụi bặm khắc nghiệt.

4. Hệ thống phụ trợ hàng không vũ trụ

• Bộ phận truyền động APU: Độ ổn định ở nhiệt độ cao (được tôi luyện lên đến 200oC) đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong khoang động cơ.

• Liên kết thiết bị hạ cánh: Lớp hoàn thiện trên mặt đất (+0/+dung sai 0,05mm) mang lại độ chính xác và độ bền cho các hoạt động hạ cánh suôn sẻ (không dành cho cấu trúc chuyến bay chính).

Hướng dẫn so sánh và lựa chọn điểm

1. DIN 20MnCr5 1.7147 so với ASTM 5120

Diện mạo	DIN 20MnCr5 1.7147	ASTM 5120
Độ cứng	Cao (1,10-1,40% Mn) → Độ cứng thâm nhập sâu	Trung bình (0,70-0,90% Mn) → Làm mát nhanh cho các bộ phận nhỏ
Kiểm soát tạp chất	Nghiêm ngặt (P<0,025%, S>0,035%)	Tiêu chuẩn (P<0,035%, S>0,040%)
Thành phần lý tưởng	Các bộ phận dày (d>40mm), các bộ phận quan trọng về an toàn (phanh, trục nặng)	Các bộ phận nhỏ (d<16mm), các bộ phận không quan trọng (giá đỡ, bánh răng nhỏ)
Chi phí & Giá trị	Chi phí cao hơn một chút, độ tin cậy vượt trội	Hiệu suất cân bằng, tiết kiệm chi phí cho mục đích sử dụng chung

2. 20MnCr5 1,7147 so với 20CrMnTi

20CrMnTi là loại thép được cacbon hóa được sử dụng rộng rãi; sự so sánh dưới đây giúp ích cho việc lựa chọn mục tiêu:

Diện mạo	20MnCr5 1,7147	20CrMnTi
Yếu tố hợp kim	Dựa trên Mn-Cr, không có Ti	Dựa trên Mn-Cr-Ti, Ti tinh chế ngũ cốc
Độ cứng	Cao hơn, tốt hơn cho phần dày	Vừa phải, thích hợp cho các bộ phận vừa/nhỏ
Khả năng gia công	Tuyệt vời (tạp chất thấp)	Tốt, nhưng Ti tăng khả năng chống cắt
Chống mài mòn	Cao cấp (cacbua Cr đậm đặc)	Tốt (Ti cacbua để sàng lọc hạt)
Trị giá	Vừa phải	Thấp hơn một chút
Ứng dụng	Bộ phận truyền tải nặng, trục lớn	Bánh răng nhỏ ô tô, ốc vít chính xác

3. 20MnCr5 1,7147 so với 20Cr

20MnCr5 1.7147 vượt trội hơn 20Cr về mọi khía cạnh cốt lõi, khiến nó trở thành lựa chọn nâng cấp cho các ứng dụng có nhu cầu cao:

• Độ cứng: 20MnCr5 có khả năng xuyên thấu độ cứng sâu hơn 2-3 lần so với 20Cr, loại bỏ độ mềm lõi ở các chi tiết dày.

• Tính chất cơ học: Độ bền kéo cao hơn 30% và giá trị va đập cao hơn 50% sau khi xử lý nhiệt.

• Chống mài mòn: Độ cứng bề mặt được cacbon hóa 58-62HRC (20Cr: 50-55HRC), với tuổi thọ dài hơn.

• Ứng dụng: 20Cr cho các bộ phận chịu tải thấp; 20MnCr5 dành cho các bộ phận chịu ứng suất cao, độ mài mòn cao.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Làm cách nào để chọn giữa 20MnCr5 1.7147 và ASTM 5120 cho dự án của tôi?

A1: Chọn 20MnCr5 1.7147 cho các bộ phận có đường kính >40mm, các bộ phận quan trọng về an toàn (ví dụ: phanh ô tô) hoặc điều kiện làm việc khắc nghiệt (độ rung/va đập cao). Chọn ASTM 5120 cho các bộ phận nhỏ (d<16mm), các bộ phận không quan trọng hoặc các dự án nhạy cảm về chi phí—hiệu suất của nó đáp ứng đầy đủ các yêu cầu công nghiệp chung.

Câu 2: 20MnCr5 1.7147 có thể thay thế được với 20CrMn của Trung Quốc không?

Câu trả lời 2: Có, 20CrMn (GB/T 3077) là loại tương đương trực tiếp của Trung Quốc, có thành phần hóa học và tính chất cơ học gần như giống hệt nhau. Sự khác biệt nhỏ về phạm vi phần tử không ảnh hưởng đến ứng dụng thực tế, cho phép thay thế liền mạch trong sản xuất.

Câu 3: Tôi có thể hàn 20MnCr5 1.7147/ASTM 5120 không? Các bước chính là gì?

Câu trả lời 3: Cả hai loại thép đều có khả năng hàn hạn chế do hàm lượng Mn/Cr, nhưng có thể hàn thành công bằng cách kiểm soát quy trình nghiêm ngặt:

• Làm nóng thép trước ở nhiệt độ 150-250oC để giảm vết nứt HAZ (vùng chịu ảnh hưởng nhiệt) (Cr tạo thành các cấu trúc vi mô cứng trong HAZ).

• Sử dụng các điện cực có hàm lượng hydro thấp (ví dụ E7018) để giảm thiểu hiện tượng nứt do hydro gây ra.

• Nhiệt độ sau hàn ở 150-200oC để giảm ứng suất dư và khôi phục độ dẻo dai.

Lưu ý: Không bao giờ hàn các bộ phận được cacbon hóa—nhiệt sẽ làm mềm lớp bề mặt cứng; chỉ hàn ở trạng thái ủ/chuẩn hóa.

Câu hỏi 4: Nguyên nhân gây ra lỗi cacbon hóa 20MnCr5 1.7147 và cách phòng tránh?

A4: Các hư hỏng thường gặp: độ sâu vỏ không đồng đều, độ cứng bề mặt thấp, độ giòn của lõi. Biện pháp phòng ngừa:

• Kiểm soát nhiệt độ cacbon hóa (880-980oC) và thời gian (dựa trên độ sâu trường hợp yêu cầu, 0,5-2,0mm).

• Đảm bảo nhiệt độ lò đồng đều (chênh lệch nhiệt độ ≤ ± 5oC) để tránh quá trình cacbon hóa quá mức / quá trình cacbon hóa cục bộ.

• Sử dụng chất cacbon hóa có độ tinh khiết cao để ngăn ngừa ô nhiễm tạp chất trên bề mặt.

• Làm nguội từ từ sau khi cacbon hóa để tránh hiện tượng giòn lõi, sau đó thực hiện tôi/ủi dầu.

Câu 5: Làm thế nào để nâng cao hiệu quả gia công của 20MnCr5 1.7147?

A5: Thực hiện ủ mềm trước (làm nguội lò 650-700oC) để giảm độ cứng xuống 217HB, cải thiện đáng kể hiệu quả cắt. Để gia công có độ chính xác cao (ví dụ: cắt bánh răng), hãy sử dụng lớp hoàn thiện được bóc/mặt đất để giảm mài mòn dụng cụ.

Câu hỏi 6: Tại sao chọn 20MnCr5 1.7147/ASTM 5120 thay vì các hợp kim làm cứng vỏ thông thường?

A6: Các loại này tốt hơn các hợp kim thông thường ở ba khía cạnh cốt lõi:

• Tuân thủ Tiêu chuẩn Toàn cầu: Chứng nhận EN 10084/ASTM A29/GB/T 3077 loại bỏ các rào cản bán hàng quốc tế.

• Hiệu suất nhất quán: Dung sai chặt chẽ (C±0,02%, độ bền kéo±50MPa) đảm bảo tính đồng nhất giữa các lô, giảm sai sót trong sản xuất.

• Tổng tiết kiệm chi phí: Mặc dù chi phí trả trước cao hơn 10-15% so với thép thông thường, nhưng tuổi thọ dài hơn 2-3 lần và nhu cầu bảo trì thấp hơn giúp giảm tổng chi phí sở hữu xuống 20-25% trong 5 năm.

Hỏi ngay : Tất cả các thông số kỹ thuật và dữ liệu hiệu suất của sản phẩm đều tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế; đối với các trường hợp ứng dụng đặc biệt, hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi để có giải pháp tùy chỉnh.