1. Aféierung
4140 Stol ass en niddereg-legéiert Chrom-Molybdän Stol.
Et bitt eng exzellent Kombinatioun vu Kraaft, Zougankheet, an droen Resistenz, mécht et en ideale Kandidat fir exigent industriell Uwendungen.
Dësen Artikel entdeckt 4140 Legierung Stahl aus verschidde technesch Perspektiven, abegraff seng chemesch Zesummesetzung, mechanesch Verhalen, Hëtzt Behandlung Äntwert, Machinabilitéit, corrosion Leeschtung, a gemeinsame Gebrauch.
2. Chemesch Zesummesetzung vun 4140 Alloy-Stol
Déi eenzegaarteg Leeschtung vun 4140 Alloy-Stol staamt aus senger suergfälteg kontrolléierter chemescher Zesummesetzung:
| Elements | Gewun Du % | Roll an Steel Properties |
|---|---|---|
| Karkbelaéierung (C ') | 0.38-0,43 | Verbessert d'Kraaft an d'Härtbarkeet |
| Chrogium (Nt) | 0.8-1.1 | Verbessert Hardness, wear Resistenz, an karrosion |
| Manganese (MN-) | 0.75-1.0 | Boost Zähegkeet an Deoxidatioun |
| Moybdsum (Moien) | 0.15-0.25 | Verbessert d'Kräizresistenz an d'Tiefe vun der Härtung |
| Silicon (An an) | 0.15-0,35 | Erhéicht Kraaft, verbessert Zähegkeet liicht |
| Phosphorrus (P) | ≤ 0.035 | Normalerweis miniméiert fir d'Verbrechung ze reduzéieren |
| Sulfur (S) | ≤ 0.04 | Füügt fir d'Maschinnbarkeet awer kann d'Zähegkeet reduzéieren |
Am Verglach mat ähnlechen Legierungen wéi 4130 (manner Kuelestoff) an an 4340 (méi héich Néckel), 4140 balancéiert Kraaft an machinability, mécht et eng praktesch a kosteneffektiv Léisung fir vill strukturell Uwendungen.
3. Kierperlech Eegeschafte vun 4140 Stum
| Prowalange | Wäert | Eenheet | Weise gutt |
|---|---|---|---|
| Dicht | 7.85 | g / cm³ | Typesch fir niddereg-legéiert Stol |
| Modulus vun der Elastizitéit (E) | ~205 | GPa | Steifheit an der Spannung a Kompressioun |
| Shear Modulus (G) | ~ 80 | GPa | Nëtzlech fir Torsiounsapplikatiounen |
| Poisson Verhältnis | 0.27-0.30 | - | Verhältnis vun transversal Belaaschtung zu axial Belaaschtung |
| Thermesch Verwaltungsgeschäfter | 42.6 | W / m · k | Hannert der 100 ° C; bei méi héijen Temperaturen liicht erof |
| Spezifesch Hëtztkapazitéit | 475 | J / kg · k | Ongeféier bei Raumtemperatur |
| Elektresch Resistivitéit | 205 | nΩ·m (Nano-ohm Meter) | Méi héich wéi reng Eisen; niddereg Konduktivitéit am Verglach zum Kupfer |
| Thermesch Expansiouns Koeffizient | ~12.0 | µm/m·K (20-100 ° C Beräich) | Wichteg beim Design fir thermesch Cycling oder Dimensiounsstabilitéit |
| Schmëlzpunkt | 1416-1471 | ° C | Méi schmuel Gamme wéinst Legierungselementer |
4. Mechanesch Eegeschafte vun 4140 Stum
Aisi 4140 ass e versatile Chrom-Molybdänlegierungsstahl bekannt fir seng exzellent mechanesch Kraaft, Zougankheet, a Middegkeet Resistenz.
Dës 4140 Stahleigenschaften kënne wesentlech variéieren ofhängeg vun hirer Hëtztbehandlungskonditioun (Z.B., Annealed, normaliséiert, rennt, oder temperéiert).
Mechanesch Eegeschafte Table
| Prowalange | Annealed | Gequetscht & Temperéiert (Q nous&T) | Eenheet | Weise gutt |
|---|---|---|---|---|
| Rendung Kraaft | ~655 MPa | Wéi op 1,600 MPa MPa | MPa MPa (megapascal) | Q nous&T verbessert Kraaft bedeitend |
| ~95 ks | ~232 eng | KSI (keeserlech) | ||
| Tensil Stäerkt | 850-1.000 MPa | 1,000-1.100 MPa | MPa MPa | Typesch Gamme no verschiddenen Hëtzt Behandlungen |
| 123-145 eng | 145- 160 eng | KSI | ||
| Verlängert an der Paus | 25-30% | 12-18% | % | Méi héich Duktilitéit am annealéierten Zoustand |
| Reduktioun am Beräich | ~ 50% | ~ 45% | % | Indikator fir Duktilitéit a Formbarkeet |
| Hannscht (Rockwell C) | 18-28 HRC | Bis zu 50-55 HRC | Hrc | Héich reaktiounsfäeger op quenching an tempering |
| Charpy V-Notch Zähegkeet | >54 Jin (Annealed) | 20-35 J (Q nous&T op héich hardness) | Joules | Leeschtung an Impakt Luede Uwendungen |
| Middegkeetsstäerkt (Ausdauer Limit) | ~420 MPa | Wéi op 700 MPa MPa | MPa MPa | Ofhängeg vun der Uewerflächefinanz an der Luedezyklus |
| Modulus vun der Elastizitéit (E) | ~205 GPa | - | GPa | Steifheit bleift konstant iwwer Konditiounen |
5. Hëtzt Behandlung Verhalen vun 4140 Alloy-Stol
Aisi 4140 Legierung Stol ass héich reaktiounsfäeger op eng Rei vun Hëtzt Behandlung Prozesser, erlaabt et e breet Spektrum vu mechanesche Properties z'erreechen, déi op spezifesch Ingenieursapplikatiounen ugepasst sinn.
Säin Chrom- a Molybdängehalt verbessert seng Härtbarkeet, mécht et besonnesch gutt gëeegent fir quenching an tempering Operatiounen.
Gemeinsam Hëtzt Behandlung Prozesser
| Prozess | Typesch Temperaturbereich (° C) | Zweck |
|---|---|---|
| Annealing | 760-790°C | Raffinéiert d'Kornstruktur, mëllt Stol, verbessert Machinabilitéit |
| Normaliséierung | 870-900°C | Erhéicht d'Uniformitéit, raffinéiert Struktur, verbessert mechanesch Konsistenz |
| Klierren | ~845–875°C, gefollegt vun Ueleg / Waasser / Polymer quench | Produzéiert martensitesch Struktur fir héich Hardness a Kraaft |
| Temperament | 400-650°C (Post-Steen) | Upasst d'Häertheet, lindert intern Stress, verbessert Duktilitéit & Zougankheet |
| Ëstlech tremperéieren | Quench op 260-400 °C, halen bis Transformatioun | Produzéiert bainitic Struktur, reduzéiert Verzerrung, balancéiert Stäerkt-Zähegkeet |
6. Machinability a Fabrikatioun vun 4140 Stum
Machinabilitéit
Material 4140 Stahl weist moderéiert Maschinnbarkeet a sengem annealéierten Zoustand a gëtt méi Erausfuerderung wéi d'Häert eropgeet.
Am annealed Zoustand (typesch ëm 18-22 HRC), et kann mat héich-Vitesse Stol oder Carbide Handwierksgeschir machined ginn, déi gutt Uewerflächefinishen an akzeptabel Toolliewen erginn.
Wéi och ëmmer, eemol d'Stol ass geläscht an temperéiert op méi héich hardness Niveauen (wéi 30-50 HRC), seng machinability reduzéiert.
Op dëser Bühn, Carbid Tooling, manner Schneidgeschwindegkeet, a steiwe Maschinn Astellunge ginn essentiell fir Toolverschleiung an Deelverzerrung ze vermeiden.
Fir CNC dréien, Millen, oder Bueraarbechten, Benotze vu richtege Killmethoden - besonnesch Iwwerschwemmungskühlmëttel - hëlleft Hëtzt opléisen an d'Evakuéierung vum Chip verbesseren.
Drilling méi haart 4140 Sektiounen erfuerdert dacks Kobalt- oder Karbid-Spëtzt Tools, iwwerdeems Ausspionéieren gehärt Deeler vun thread milling profitéieren oder Form Krunn anstatt konventionell opzedeelen Krunn.
Schweißen
Schweißen 4140 Stol erfuerdert Vorsicht wéinst senger héijer Härtbarkeet a Risiko vu Rëss.
Fir dës Risiken ze reduzéieren, Virhëtzen vum Werkstéck - typesch op 200-400 ° C ofhängeg vun der Dicke - ass staark recommandéiert.
Eng Interpasstemperatur vun 200-300 °C erhalen hëlleft thermesch Schock a Waasserstoff-induzéiert Rëss ze vermeiden.
No der Schweess, Stressrelief vun der Komponent bei ongeféier 600–650 °C hëlleft Duktilitéit ze restauréieren a Reschtspannungen ze reduzéieren.
Niddereg Waasserstoffelektroden wéi E8018-B2 oder ER80S-D2 ginn typesch fir Füllmaterial benotzt fir Kompatibilitéit ze garantéieren an d'Porositéit ze reduzéieren.
A kriteschen Uwendungen, Post-Schweiß Wärmebehandlung (Pwht) ass néideg fir d'Integritéit an d'Zähegkeet vun der verschweißter Zone z'erhalen.
Kalt a waarm Form
4140 Legierung Stahl kann a sengem annealed Zoustand kal geschafft ginn, obwuel seng méi héich Stäerkt am Verglach mat Kuelestoff-Stahl seng Duktilitéit limitéiert.
Kälteformungsprozesser wéi Zeechnen a Schwammen si méiglech awer erfuerderen méi héich Kräfte a kënne Reschtspannungen induzéieren déi eng spéider Wärmebehandlung erfuerderen.
Hot schaffen, dorënner Schmieden a waarm Walzen, ass méi gënschteg fir Stol 4140.
Déi ideal Schmiedetemperatur ass tëscht 900 ° C an 1200 ° C, mat dem Material typesch fäerdeg iwwer 850 ° C.
No der waarmer Form, Normaliséierung oder Glühwäin ass recommandéiert fir d'Kornstruktur ze verfeineren an de Stol fir d'Finale Maschinn oder Wärmebehandlung virzebereeden.
7. Corrosion Resistenz vun 4140 Stum
Heiansdo 4140 Legierung Stahl exceléiert a mechanesch Kraaft, et feelt inherent Korrosiounsbeständegkeet.
A fiichten oder Marine Ëmfeld, et oxidéiert liicht ausser geschützt. Fir dëst entgéintzewierken, Uewerfläch Behandlungen wéi:
- Nitriding fir Uewerflächehärtung an Oxidatiounsbeständegkeet
- Schwaarz Ochxide Coating fir liicht corrosion Schutz
- Electroplating oder Molerei an héich Fiichtegkeet Ëmfeld
8. Gemeinsam Formen a Standarden
4140 Legierungsstahl ass verfügbar a ville kommerziellen Formen fir verschidden industriell Uwendungen z'empfänken.
Seng Disponibilitéit a verschiddene Formen, kombinéiert mat sengen exzellente mechanesche Properties a Wärmebehandlung Villsäitegkeet, mécht et e populäre Choix a béid Standard a personaliséierte Komponenten.
Gemeinsam Formen vun 4140 Stum
Hiersteller a Fabrikateure kënne kréien 4140 Stol a ville Formen, ofhängeg vun der geplangter Notzung an erfuerderter Veraarbechtung:
- Ronn Baren: Heefeg fir shafts benotzt, pins, Gears, an fasteners, Ronn Baren sinn eng vun de meeschte geliwwert Forme vu Stol 4140 wéinst hirer Villsäitegkeet bei der Maschinn an der Hëtztbehandlung.
- Flaach Baren a Platen: Ideal fir Tooling, droen Komponente, a strukturell Deeler verlaangen grouss Uewerfläch Kontakt Beräicher.
Dës Formen sinn och gëeegent fir Flam opzedeelen oder Waasser Jet Veraarbechtung. - Forged Réng an Discs: Benotzt an héichstäerkt rotéierend Maschinnen wéi Lagerrennen, Kupplungen, a Flanges.
- Huel Baren a Réier: Bevorzugt an Uwendungen, déi Gewiichtreduktioun erfuerderen, wärend d'Kraaft behalen, wéi hydraulesch Zylinder an Drock-haltege Deeler.
- Blocks a Billetten: Gëeegent fir personaliséiert Veraarbechtung a grouss geschmiedete Komponenten. Dës ginn normalerweis a Stierwen a schwéier Industrieausrüstung benotzt.
Industrie Standarden an Bezeechnungen fir 4140 Stum
| Standard Organisatioun | Bezeechnung | Regioun / Land | Broessdatsch |
|---|---|---|---|
| Astm | ASTM A29 | Vereenegt Staaten | Allgemeng Spezifizéierung fir Hot-wrought Baren vu Kuelestoff a Legierungsstahl |
| Astm | ASTM A322 | Vereenegt Staaten | Spezifizéierung fir Legierung Stahl Baren benotzt a mechanesch Uwendungen |
| Astm | ASTM A519 | Vereenegt Staaten | Spezifizéierung fir nahtlos Kuelestoff a Legierungsstahl mechanesch Röhre |
SAE |
SAE 4140 | Vereenegt Staaten | Chrom-Molybdän niddereg-legéiert Stol fir Automotive an Ingenieur Uwendungen |
| Aisi | Aisi 4140 | Vereenegt Staaten | Allgemeng benotzt Bezeechnung ausgeriicht mat SAE 4140 |
| An / Iwwuerten | 1.7225 / 42CrMo 4 | Europa / Däitschland | Europäesch gläichwäerteg ënner EN 10083 fir ausléisen an temperéiert Stol |
| Hien | SCM 440 | Japan | Japanesch Äquivalent fir héichstäerkt Legierungsstahl |
| GB | 42CrMo | China | Chinesesch Äquivalent mat ähnlechen mechanesche Eegeschaften |
9. Uwendungen vum 4140 Alloy-Stol
Stum 4140 ass e Go-to-Material an Uwendungen déi Kraaft erfuerderen, Zougankheet, a Verschleißbeständegkeet ënner Middegkeet a Schockbelaaschtung:
- Automotiv: Gears, Crankshafts, Krawatten, Achsen
- Aerospace: Landung Gear Komponente, actuators
- UeleP & Gas: Bueraarbechten, hydraulesch Brochdeeler
- Kaflag vun der Fabréck: mandrels, stierwen, Schimmel, Toolhalter
Fallstudie: An engem komparativem Middegkeetstest, engem Stol 4140 Q nous&T Gearswelle demonstréiert 10x Liewensdauer vun engem ähnlechen Design aus mëllem Stol, seng laangfristeg Wäert ervirhiewt.
10. Virdeeler an Aschränkungen vun 4140 Alloy-Stol
Virdeeler:
- Héichheet Kraaft-ze-Gewiicht Verhältnis fir strukturell Uwendungen
- Explaz vun engem exzellenten wear Resistenz no Aushärtung
- Villsäiteg Hëtzt Behandlung Äntwert
- Einfach verfügbar a ville Formen a Standarden
Ufrongnisseuren:
- Net gëeegent fir korrosive Ëmfeld ouni Uewerfläch Schutz
- Erfuer ginn virsiichteg Schweess Praxis fir knacken ze vermeiden
- Méi héich Käscht a Komplexitéit wéi Einfache Kuelestol
11. Conclusioun
4140 Legierungsstahl bitt eng zwéngend Mëschung vu mechanescher Kraaft, Zougankheet, an droen Resistenz, mécht et onverzichtbar a leeschtungskriteschen Ingenieursapplikatiounen.
Wann richteg Hëtzt-behandelt a geschützt, et liwwert aussergewéinlech Liewensdauer ënner usprochsvollen Operatiounsbedingungen.
Ob fir Loftfaart, Energie, oder Tooling Komponenten, Material 4140 Stol bleift ee vun de meeschte vertrauenswierdeg a kapabel Materialien an der moderner Fabrikatioun.
Ingenieuren déi säi Verhalen a Veraarbechtungsfuerderunge verstinn, kënne säi Potenzial voll ausnotzen.
Des ass déi perfekt Wiel fir Är Fabrikatioun Bedierfnesser wann Dir héichwäerteg braucht 4140 Stol Deeler.
