Mis on 4140 teras
4140 teras on kroom-molübdeenisulamist teras, mis on tuntud suure tugevuse, hea sitkuse ja kulumiskindluse kombinatsiooni poolest pärast kuumtöötlust. See kuulub keskmiste -süsinikusulamite perekonda: umbes 0,40% süsinikusisaldus võimaldab seda karastada, kroom ja molübdeen tagavad aga karastamise, nii et paksud osad võivad olla pigem läbi-karastatud, mitte karastatud{6}}. Seda tarnitakse enamasti karastatud ja karastatud olekus selliste osade jaoks nagu hammasrattad, võllid, teljed, poldid, haakeseadised ja masinaosad, mis peavad kandma koormust ja taluma samal ajal kulumist.
Kuna tegemist on legeerterase, mitte toru spetsifikatsiooniga, on 4140 tavaliselt varras-, sepis- või raske{1}}seinatorutooteks selliste standardite kohaselt nagu ASTM A29 ja ASTM A322 terasvarraste puhul või samaväärne riiklik klass, nagu 42CrMo4 standardi EN 10083-3 või 42CrMo 7 GB7/T alusel.
Keemiline koostis ja nimetused
| Element | Tavaline vahemik (AISI / SAE 4140) | Funktsioon |
|---|---|---|
| Süsinik | 0.38-0.43% | Tagab kõvenemisreaktsiooni ja saavutatava kõvaduse pärast kustutamist |
| Mangaan | 0.75-1.00% | Parandab kõvenevust ja kontrollib väävliga{0}}seotud kuumust |
| Räni | 0.15-0.35% | Deoksüdatsioon ja tahke lahuse tugevdamine |
| Kroom | 0.80-1.10% | Kõvenevus, kulumiskindlus ja kerge oksüdatsioonikindlus |
| Molübdeen | 0.15-0.25% | Vähendab tujude murenemist ja tõstab kõrgel{0}}temperatuuri tugevust |
| Fosfor / väävel | 0,035% max / 0,040% max | Jääkelemendid hoitakse vastupidavuse tagamiseks madalal |
| Raud | Tasakaal | Mitteväärismetallist |
Samaväärseid nimetusi kasutatakse laialdaselt kõigis tarneahelates: UNS G41400 Ameerika Ühendriikides, 1,7225 / 42CrMo4 Euroopas ja 42CrMo Hiinas. Koostise vahemikud erinevad standardite lõikes veidi, nii et ostja peaks alati teatama reguleeriva spetsifikatsiooni ja, kui see on oluline, nõutava kõvadusriba, mitte ainult populaarse kaubanime.
Kuumtöötlus ja sellest tulenevad mehaanilised omadused
4140 saavutab kasulikud omadused alles pärast õiget kuumtöötlust. Tavaline meetod on austenitiseerimine vahemikus umbes 840-880 kraadi, õlikarastamine martensiidi moodustamiseks ja karastamine umbes 400 kuni 650 kraadi, et muuta kõvadus kõvaks. Karastustemperatuur on seega peamine disainihoob: madal temper annab kõva, kulumiskindla osa 40 HRC ja kõrgemal piirkonnas, samas kui kõrge temperatuur tekitab 25–35 HRC piirkonnas sitke ja tugeva südamiku, mille tõmbetugevus on tavaliselt vahemikus 850–1100 MPa. Sektsiooni suurus on samuti oluline, kuna jahutuskiirus läbi raske lati keskpunkti on aeglasem kui pinnal.
Normaliseerimine:täpsustab tera struktuuri enne kõvenemist ja parandab tarnitava{0}}plaadi töödeldavust.
Kustutamine:õli kustutamine on standardne; polümeeri või veega kustutamist kasutatakse ainult siis, kui sektsioon ja geomeetria taluvad suuremat jahutuskiirust ilma moonutuste või pragudeta.
Karastamine:karastada kohe pärast kustutamist, et vältida hilinenud pragunemist; hoidke piisavalt kaua, et sektsiooni keskosa saavutaks temperatuuri.
Stressi leevendamine:rakendatakse pärast töötlemata töötlemist{0}}lähedase tolerantsiga komponentidele, et piirata moonutusi viimistlemisel.
Pinna kõvenemine:induktsioon- või nitriiditöötlus võib suurendada pinna kulumiskindlust, säilitades samas sitke südamiku.
Kuidas 4140 võrreldakse tavaliste teraseklassidega
Teraseklassid ei ole järjestatud ühel skaalal, sest õige klass sõltub töökohustusest. Madalaima -tugevusega torutooted on madala süsinikusisaldusega terased, nagu ASTM A53 klass A või AISI 1018, süsinikusisaldusega 0,15-0,25%; neil on tagasihoidlik voolavus ja tõmbetugevus, mis sobib madala-survetorustiku, piirdeaedade ja üldise tootmisega, kuid mitte kõrge pingega masinatega.
| Hinne | Kategooria | Tüüpiline roll |
|---|---|---|
| AISI 1018 / ASTM A53 klass A | Madala -süsiniksisaldusega teras | Üldine tootmine, madal{0}}survetoru, naastud ja võllid, mis ei ole suure pinge all |
| ASTM A36 | Struktuurne süsinikteras | Üldkonstruktsioon, raamid ja alusplaadid |
| ASTM A106 klass B | Süsinikterasest toru | Kõrge{0}}temperatuuri ja survetorude teenus |
| API 5L X70 | Väga{0}}tugev toru | Nafta ja gaasi ülekandetorud |
| 4140 / 42CrMo4 | Kroom{0}}molübdeenisulamist teras | Karastatud ja karastatud võllid, hammasrattad, poldid ja masinaosad |
| D2 | Tööriista teras | Kõrget kulumiskindlust nõudvad lõike- ja vormimisriistad |
| 304/316 roostevaba teras | Austeniit roostevaba teras | Korrosioonikindel{0}teenus; 316 kloriidi-kandva keskkonna jaoks |
| ASTM A335 P91 | 9Cr-1Mo-V legeerteras | Kõrgetemperatuuriline{0}}peaaurutoru elektrijaamades |
Teras ise rühmitatakse tavaliselt kolme suurde kategooriasse: süsinikteras, mille omadused tulenevad peamiselt süsinikust ja mangaanist; legeerteras, millele on karastamise või kõrgel temperatuuril{0}}tugevuse tagamiseks lisatud kroomi, molübdeeni, niklit või vanaadiumi; ja roostevaba teras, mille kroomisisaldus vähemalt 10,5% tagab passiivse pinnakihi ja seega ka korrosioonikindluse.
Märkused töödeldavuse, keevitatavuse ja valmistamise kohta
Lõõmutatud või normaliseeritud seisukorras 4140 töötleb suhteliselt hästi ja selle töödeldavus paraneb pärast normaliseerimist veelgi. Karastatud ja karastatud seisukorras on see tööriistade töötlemisel märgatavalt kõvem, nii et töötlemata töötlemine on planeeritud enne viimast kuumtöötlust ja pärast seda tehakse ainult viimistluslõikeid. Keevitamine on võimalik, kuid nõuab hoolt: kõva, pragude{7}}kuumustundliku tsooni vältimiseks on tavaliselt vajalik eelsoojendus ligikaudu 200-300 kraadini, olenevalt paksusest, kontrollitud läbipääsudevaheline temperatuur, madalad-vesiniku kulumaterjalid ja keevitusjärgne kuumtöötlus-. Kui kõvastunud detaili keevitamine on vältimatu, tuleb liitekoha projekteerimisel arvesse võtta kohalikku pehmenemist ja jääkpinge ümberjaotumist.
Rakendused ja valikujuhised
4140 valitakse siis, kui komponent peab kandma märkimisväärset koormust, taluma kulumist ja olema valmistatud piisavalt paksus osas, et saada kasu selle sügavkõvastusest. Tüüpilised kasutajad on masina-, auto-, nafta- ja gaasitööstus ning rasketehnika sektor selliste toodete jaoks nagu veovõllid, hammasrataste toorikud, hüdrovardad, haakeseadised ja ülitugevad kinnitusdetailid. See ei ole õige vastus korrosioonikindlate-teenuste puhul, kus austeniitsest roostevaba teras on sobivam, ega ka suure-läbimõõduga madalrõhutorude{6}} puhul, kus süsinikterasest toru spetsifikatsioon, nagu ASTM A53 klass B või ASTM A106 klass B, on ökonoomsem.
Korduma kippuvad küsimused
K: Mis on 4140 teras?
4140 teras on kroom-molübdeenisulamist teras, mis sisaldab umbes 0,40% süsinikku, 0,8–1,1% kroomi ja 0,15–0,25% molübdeeni. See on karastatud ja karastatud, et tagada hammasrataste, võllide ja masinaosade kõrge tugevus, sitkus ja kulumiskindlus.
K: Mis on kõige nõrgem terastoru tüüp?
Madala-süsiniktorude klassid, nagu ASTM A53 klass A, ja madala-süsinikvarraste terased, nagu AISI 1018, on madalaima voolavus- ja tõmbetugevusega, kuna nende süsinikusisaldus on vaid umbes 0,15-0,25%. Need sobivad pigem madala-rõhuga torustikule ja üldisele tootmisele kui suure pingega töödele.
K: Milline terase klass on antud rakenduse jaoks parim?
Universaalselt parimat hinnet pole olemas. Kõrg-rõhu ja-temperatuuri torude teenus eelistab ASTM A106 klassi B või sulamitüüpe, nagu ASTM A335 P91, korrosioonikindel teenus eelistab 304 või 316 roostevaba terast ning üldkonstruktsioon eelistab ASTM A36 või ASTM A53 klassi B.
K: Kuidas on 4140 teras karastatud?
See austeniteeritakse ligikaudu 840-880 kraadi juures, jahutatakse õliga ja seejärel tempereeritakse umbes 400-650 kraadi juures. Karastustemperatuur seab lõpliku tasakaalu kõvaduse ja sitkuse vahel.
K: Kas 4140 teras on keevitatav?
Jah, kuid ettevaatusabinõudega: eelsoojendage 200{1}}300 kraadi ulatuses sõltuvalt paksusest, kontrollitud läbipääsutemperatuurist, madalast-vesiniku kulumaterjalist ja keevitusjärgsest-kuumtöötlusest, et vältida pragunemist kuumusest mõjutatud tsoonis.
K: Kas 4140 teras on korrosioonikindel?
Ainult marginaalselt. Umbes 0,8–1,1% kroomisisaldus on palju alla passiivse kile jaoks vajaliku ligikaudu 10,5%, nii et 4140 nõuab söövitava töö käigus katmist, katmist või roostevaba terase vastu vahetamist.
K: Mis on kolm laia teraseklassi?
Süsinikteras, mille omadused tulenevad peamiselt süsinikust ja mangaanist; legeerteras, kuhu on lisatud kroomi, molübdeeni, niklit või vanaadiumi; ja roostevaba teras, kus vähemalt umbes 10,5% kroomi tagab korrosioonikindluse.
