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AISI 4320 Legierter Stahl | UNS G43200 Stangenhersteller
- John
Suchen Sie nach einem Hochleistungslegierungsstahl, der Zähigkeit, Schweißbarkeit und Verschleißfestigkeit vereint? Der legierte Stahl AISI 4320 ist die beste Antwort.
Bei der SteelPro Group sind wir auf die Lieferung präzisionsgefertigter 4320-Stahlprodukte spezialisiert, die auf die Einhaltung strenger Industriestandards zugeschnitten sind.
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Wissenschaft hinter diesem vielseitigen Material, seine entscheidenden Anwendungen und wie unsere fortschrittlichen Fertigungskapazitäten die höchste Qualität Ihrer Projekte gewährleisten – von Schwermaschinen bis hin zu Komponenten für die Luft- und Raumfahrt.
Was ist AISI 4320-Stahl?
AISI 4320 ist ein niedriglegierter Stahl, der dank seiner Mischung aus Nickel, Chrom und Molybdän für seine Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit bekannt ist. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt (0,17–0,22%) gewährleistet eine gute Schweißbarkeit. Die Oberflächenhärtung des Stahls bildet eine langlebige, abriebfeste Außenschicht über einem elastischen Kern. Dadurch eignet er sich ideal für Bauteile, die starker Reibung oder Krafteinwirkung ausgesetzt sind, wie z. B. Zahnräder und Wellen. 4320-Stahl wird auch in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Schwermaschinenbau eingesetzt.
Chemische Zusammensetzung von Stahl 4320
| Element | Inhalt |
| Kohlenstoff (C) | 0.17~0.22% |
| Silizium (Si) | 0.15~0.35% |
| Mangan (Mn) | 0.45~0.65% |
| Phosphor (P) | ≤ 0,035% |
| Schwefel (S) | ≤ 0,04% |
| Chrom (Cr) | ≥ 0,4~0,6% |
| Nickel (Ni) | ≥ 1,65~2% |
| Molybdän (Mo) | ≥ 0,2~0,3% |
Mechanische Eigenschaften von Stahl 4320
| Mechanische Eigenschaften | Metrisch | Englisch |
| Härte, Brinell | 235 | 235 |
| Härte, Knoop | 259 | 259 |
| Härte, Rockwell B | 97 | 97 |
| Härte, Rockwell C | 21 | 21 |
| Härte, Vickers | 247 | 247 |
| Zugfestigkeit | 793 MPa | 115.000 psi |
| Maximale Zugfestigkeit | 460 MPa | 66.700 psi |
| Dehnung beim Bruch | 20.80% in 50 mm | 20.80% in 50 mm |
| Elastizitätsmodul | 205 GPa | 29.700 ksi |
| Kompressionsmodul | 160 GPa | 23.200 ksi |
| Querkontraktionszahl | 0.29 | 0.29 |
| Verkleinerung der Fläche | 51% | 51% |
| Bearbeitbarkeit | 60% | 60% |
| Schermodul | 80,0 GPa | 11.600 ksi |
| Izod Impact | 73,0 J | 53,8 ft-lb |
Physikalische Eigenschaften von Stahl 4320
| Physikalische Eigenschaft | Metrisch | Englisch |
| Dichte | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | 1425~1530 °C | 2597~2790 °F |
| Thermische Ausdehnung | 11,3 µm/m-°C | 6,28 µin/in-°F |
Thermische Eigenschaften von Stahl 4320
| Eigentum | Metrisch | Englisch |
| WAK, linear | 11,3 µm/m-°C | 6,28 µin/in-°F |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,475 J/g-°C | 0,113 BTU/lb-°F |
| Wärmeleitfähigkeit | 44,5 W/mK | 30,7 BTU·Zoll/h·ft²·°F |
Vorteile von legiertem Stahl 4320
Der legierte Stahl AISI 4320 eignet sich hervorragend für Umgebungen, in denen sowohl Oberflächenhärte als auch Kernzähigkeit gefordert sind. Zu seinen herausragenden Eigenschaften gehören:
- Einsatzhärtungsfähigkeit: Erzielt eine verschleißfeste Oberfläche (durch Aufkohlen oder Nitrieren) und behält gleichzeitig einen duktilen, stoßdämpfenden Kern.
- Hohe Dauerfestigkeit: Widersteht zyklischen Spannungsbrüchen, kritisch für Zahnräder und rotierende Komponenten.
- Hervorragende Schweißbarkeit: Niedriger Kohlenstoffgehalt minimiert die Behandlungen vor und nach dem Schweißen und senkt so die Fertigungskosten.
- Thermische Stabilität: Behält die mechanischen Eigenschaften bis zu 425 °C (797 °F) bei, geeignet für Hochtemperaturanwendungen.
- Anpassungsfähigkeit an die Wärmebehandlung: Reagiert vorhersehbar auf Abschrecken, Anlassen und Glühen für eine maßgeschneiderte Härte (typischerweise 55–62 HRC nach dem Einsatzhärten).
Zu berücksichtigende Einschränkungen
- Mäßige Korrosionsbeständigkeit: Erfordert Schutzbeschichtungen oder -plattierungen für den Einsatz in feuchten oder korrosiven Umgebungen.
- Kosten der Legierungselemente: Höherer Nickel- und Chromgehalt erhöht die Materialkosten im Vergleich zu Kohlenstoffstählen.
- Eingeschränkte Hochtemperaturleistung: Deutliche Zersetzung über 500 °C (932 °F), was die Verwendung unter extremen thermischen Bedingungen einschränkt.
Weiterführende Literatur: Ist legierter Stahl feuerfest?
Bei der SteelPro Group begegnen wir diesen Herausforderungen durch maßgeschneiderte Wärmebehandlungsprotokolle und Optionen zur Oberflächenveredelung und stellen sicher, dass 4320-Stahl Ihren spezifischen Betriebsanforderungen entspricht.
4320 Stahlanwendungen
- Automobilsysteme: Getriebezahnräder, Nockenwellen und Differentialkomponenten aufgrund ihrer Ermüdungsbeständigkeit und Fähigkeit, zyklischen Belastungen standzuhalten.
- Komponenten für die Luft- und Raumfahrt: Fahrwerksteile, Aktuatorsysteme und Motorhalterungen, bei denen es auf geringes Gewicht und Haltbarkeit ankommt.
- Schwermaschinenbau: Zahnräder von Bergbaugeräten, hydraulische Kolbenstangen und Kranwellen, die abrasiven Bedingungen ausgesetzt sind.
- Öl- und Gasbohrungen: Schwerstangen, Ventilkörper und hochbelastete Befestigungselemente erfordern Korrosionsbeständigkeit (mit Beschichtungen).
- Kraftübertragung: Industriegetriebe, Kettenräder und Antriebswellen in Windkraftanlagen oder Fertigungsanlagen.
Produktspezifikationen und Größen von 4320-Stahl
Bei SteelPro Group liefern wir AISI 4320-Legierungsstahl in den folgenden Spezifikationen und Größen:
| Produktform | Normen | Maße |
| Rundstäbe & Schmiedestäbe | ASTM A29, ASTM A322, SAE J404 | Durchmesser: 10–500 mm (0,4–20 Zoll) |
| Länge: Bis zu 6 m (20 Fuß) | ||
| Flachstangen und Platten | ASTM A29, ASTM A535 | Dicke: 5–300 mm (0,2–12 Zoll) |
| Breite: Bis zu 2,5 m (8,2 Fuß) | ||
| Nahtlose Rohre | ASTM A519, SAE J412 | Außendurchmesser: 15–300 mm (0,6–12 Zoll) |
| Wandstärke: 2–50 mm (0,08–2 Zoll) | ||
| Knüppel und Vorblöcke | ASTM A331, ASTM A752 | Querschnitt: 100 mm x 100 mm–400 mm x 400 mm (4″ x 4″–16″ x 16″) |
Wichtige Spezifikationen:
- Wärmebehandlung: Lieferung in geglühtem, normalisiertem oder vorgehärtetem Zustand (SAE J1397).
- Zertifizierungen: Entspricht den ASTM-, SAE- und ISO-Standards für die Qualitätskontrolle.
SteelPro Group bietet kundenspezifische Bearbeitung, Schneiden und Oberflächenveredelung (z. B. Schleifen, Polieren) an, um einbaufertige 4320-Stahlkomponenten zu liefern, die genau auf Ihre Anforderungen zugeschnitten sind.
4320 Stahlschmiedeprozess
AISI 4320 legierter Stahl wird bei Temperaturen zwischen geschmiedet 1038 °C und 1205 °C (1900 °F–2200 °F) um die Kornstruktur und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren.
Unsere modernen Schmiedelinien unterstützen kundenspezifische Geometrien bis zu 3 Tonnen, mit engen Maßtoleranzen (±1,5 mm). In Kombination mit prozessinternen Ultraschallprüfungen garantieren wir fehlerfreie Schmiedeteile aus 4320-Stahl, die zur Bearbeitung oder Wärmebehandlung bereit sind.
Wärmebehandlung von Stahl 4320
1. Normalisieren
Bei 872 °C (1600 °F) wird 4320-Stahl normalisiert – ein Prozess, der seine Kornstruktur verfeinert und innere Spannungen aus vorheriger Bearbeitung oder Schmieden beseitigt. Dadurch wird eine gleichmäßige Grundlage für die anschließende Härtung geschaffen.
2. Glühen
Um die Bearbeitbarkeit zu verbessern und innere Spannungen abzubauen, wird AISI 4320 in Öfen mit kontrollierter Atmosphäre bei 872 °C (1600 °F) geglüht. Der Stahl wird dann mit einer Geschwindigkeit von ≤ 22 °C/h (40 °F/h) abgekühlt, um Verformungen zu vermeiden. Dadurch wird ein weicher, bearbeitbarer Zustand erreicht, der sich ideal für komplexe Bearbeitungen eignet.
3. Härten
Das Härten ist für die Verschleißfestigkeit entscheidend und umfasst:
- Austenitisieren: Erhitzen auf 816–843 °C (1500–1550 °F), um Carbide aufzulösen.
- Abschrecken: Schnelle Ölkühlung bei 40–80 °C (104–176 °F), um eine martensitische Struktur mit einer Oberflächenhärte von bis zu 62 HRC zu erreichen.
4. Temperieren
Die Sprödigkeit nach dem Abschrecken wird durch Anlassen bei 205–650 °C (400–1200 °F) gemildert. Niedrigere Temperaturen (205–425 °C/400–800 °F) sorgen für höhere Härte bei Zahnrädern, während höhere Temperaturen (480–650 °C/900–1200 °F) die Zähigkeit stoßbelasteter Komponenten wie Achsen optimieren.
4320 Stahl Warmarbeit
AISI 4320-Stahl lässt sich bei erhöhten Temperaturen (900–1200 °C / 1650–2200 °F) optimal formen, um die Duktilität zu verbessern und den Umformungswiderstand zu verringern. Die SteelPro Group verwendet:
- Warmschmieden: Hydraulische Pressen mit hoher Tonnage (bis zu 12.000 Tonnen) formen vorgewärmte Knüppel zu komplexen Geometrien wie Kurbelwellen oder Flanschen.
- Warmwalzen: Wandeln Sie Blöcke bei 1050–1150 °C (1922–2102 °F) in Stangen oder Platten um und erreichen Sie Dickentoleranzen von ±1,5 mm (±0,06 Zoll).
- Thermische Stabilität: Nach der Warmbearbeitung werden die Teile in Inertgaskammern kontrolliert abgekühlt, um die Entkohlung zu minimieren.
4320 Stahl Kaltarbeit
Kaltumformungsverfahren verfeinern die Abmessungen und verbessern die Oberflächengüte ohne Hitze:
- Cold Drawing: Reduziert den Stab-/Drahtdurchmesser bei Raumtemperatur um 15–30% und erhöht die Zugfestigkeit um 10–15%.
- Kaltstauchen: Produziert Bolzen, Schrauben und Nieten mit Präzision (±0,05 mm) und minimalem Materialabfall.
- Stressabbau: Durch Glühen nach der Kaltbearbeitung bei 540–650 °C (1004–1202 °F) wird die Duktilität für kritische Anwendungen wiederhergestellt.
4320 Stahlmaschine
AISI 4320-Stahl lässt sich leicht bearbeiten und eignet sich daher für Präzisionsbearbeitungen wie Drehen, Fräsen, Bohren und Schleifen. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt gewährleistet eine gute Oberflächengüte und Maßgenauigkeit bei der Bearbeitung unter geglühten oder normalisierten Bedingungen.
4320 Stahlschweißen
AISI 4320-Stahl lässt sich gut schweißen, insbesondere wenn er auf 150–300 °C (302–572 °F) vorgewärmt wird. Das Vorwärmen hilft, Brüche zu vermeiden. Nach dem Schweißen kann eine Wärmebehandlung erforderlich sein, um Spannungen abzubauen und die Härte in der betroffenen Zone zu verringern.
Verbessern Sie Ihre Technik mit unserem 4320-Stahl
Bei SteelPro Group setzen wir die herausragenden Eigenschaften des legierten Stahls AISI 4320 in praktische Lösungen um, die Ihre Projekte voranbringen. Unsere vertikal integrierten Fähigkeiten gewährleisten:
- Qualitätssicherung: ISO 9001-zertifizierte Produktion mit vollständiger Rückverfolgbarkeit vom Rohmaterial bis zur Endkontrolle.
- Maßgeschneiderte Dienstleistungen: Wärmebehandlung auf Anfrage (Aufkohlen, Nitrieren), CNC-Bearbeitung (±0,005 mm Toleranz) und Oberflächenveredelung (Schleifen, Polieren).
Kontaktieren Sie die SteelPro Group noch heute für eine kostenlose Materialberatung oder ein individuelles Angebot. Lassen Sie uns gemeinsam an der Entwicklung dauerhafter Haltbarkeit arbeiten.
