1. Introduzzjoni
4140 l-azzar huwa azzar tal-kromju-molibdenu b'liga baxxa.
Joffri taħlita eċċellenti ta 'saħħa, ebusija, u l-ilbies tar-reżistenza, jagħmilha kandidat ideali għal applikazzjonijiet industrijali eżiġenti.
Dan l-artikolu jesplora 4140 azzar liga minn perspettivi tekniċi multipli, inkluża l-kompożizzjoni kimika tagħha, imġieba mekkanika, rispons tat-trattament tas-sħana, makkinabilità, prestazzjoni tal-korrużjoni, u użi komuni.
2. Kompożizzjoni Kimika ta' 4140 Azzar tal-liga
Il-prestazzjoni unika ta ' 4140 azzar liga joriġina mill-kompożizzjoni kimika tiegħu kkontrollata bir-reqqa:
| Element | Piż % | Rwol fil-Proprjetajiet tal-Azzar |
|---|---|---|
| Karbonju (Ċ) | 0.38–0.43 | Ittejjeb is-saħħa u l-ebusija |
| Kromju (Cr) | 0.8–1.1 | Ittejjeb l-ebusija, Reżistenza għall-ilbies, u korrużjoni |
| Manganiż (Mn) | 0.75–1.0 | Jagħti spinta lill-ebusija u d-deossidazzjoni |
| Molibdenu (Mo) | 0.15–0.25 | Ittejjeb ir-reżistenza għat-tkaxkir u l-fond tat-twebbis |
| Silikon (U) | 0.15–0.35 | Iżżid is-saħħa, itejjeb it-toughness ftit |
| Fosfru (P) | ≤ 0.035 | Tipikament minimizzat biex jitnaqqas l-infraġilità |
| Kubrit (S) | ≤ 0.04 | Miżjud għall-makkinarju iżda jista 'jnaqqas it-toughness |
Meta mqabbla ma 'ligi simili simili 4130 (karbonju aktar baxx) u 4340 (nikil ogħla), 4140 jibbilanċja s-saħħa u l-makkinarju, jagħmilha soluzzjoni prattika u kosteffettiva għal ħafna applikazzjonijiet strutturali.
3. Proprjetajiet Fiżiċi ta' 4140 Azzar
| Proprjetà | Valur | Unità | Noti |
|---|---|---|---|
| Densità | 7.85 | g / cm³ | Tipiku għal azzar b'liga baxxa |
| Modulu ta 'elastiċità (E) | ~205 | GPA | Ebusija fit-tensjoni u l-kompressjoni |
| Modulu ta 'shear (G) | ~80 | GPA | Utli għal applikazzjonijiet torsjonali |
| Il-proporzjon ta 'Poisson | 0.27–0.30 | - | Proporzjon ta' strain trasversali għal strain assjali |
| Konduttività termali | 42.6 | W / m · k | Fi 100 ° C.; jonqos ftit b'temperaturi ogħla |
| Kapaċità speċifika tas-sħana | 475 | J / kg · k | Approssimattiv f'temperatura tal-kamra |
| Reżistività elettrika | 205 | nΩ·m (miters nano-ohm) | Ogħla minn ħadid pur; konduttività baxxa meta mqabbla mar-ram |
| Koeffiċjent ta 'espansjoni termali | ~12.0 | µm/m·K (20Firxa –100°C) | Importanti fid-disinn għal ċikliżmu termali jew stabbiltà dimensjonali |
| Punt ta 'tidwib | 1416–1471 | ° C. | Firxa idjaq minħabba elementi tal-liga |
4. Propjetajiet mekkaniċi ta ' 4140 Azzar
Aisi 4140 huwa azzar tal-liga tal-kromju-molibdenu versatili magħruf għas-saħħa mekkanika eċċellenti tiegħu, ebusija, u reżistenza għall-għeja.
Dawn 4140 il-proprjetajiet tal-azzar jistgħu jvarjaw b'mod sinifikanti skont il-kundizzjoni tat-trattament tas-sħana tagħhom (E.g., Anzjan, normalizzat, imkessaħ, jew ittemprat).
Tabella tal-Proprjetajiet Mekkaniċi
| Proprjetà | Anzjan | Imkeffa & Ittemprat (Q.&T) | Unità | Noti |
|---|---|---|---|---|
| Saħħa tar-rendiment | ~655 MPa | Sa 1,600 MPA | MPA (megapascals) | Q.&T itejjeb is-saħħa b'mod sinifikanti |
| ~95 ksi | ~232 ksi | ksi (imperjali) | ||
| Qawwa tat-tensjoni | 850–1,000 MPa | 1,000–1,100 MPa | MPA | Firxa tipika wara diversi trattamenti tas-sħana |
| 123–145 ksi | 145–160 ksi | ksi | ||
| It-titwil fil-waqfa | 25–30% | 12–18% | % | Duttilità ogħla fi stat ittemprat |
| Tnaqqis fl-Erja | ~50% | ~ 45% | % | Indikatur tad-duttilità u l-formabilità |
| Ebusija (Rockwell C) | 18–28 HRC | Sa 50–55 HRC | HRC | Jirrispondu ħafna għat-tifi u t-tempra |
| Toughness V-Notch Charpy | >54 J (Anzjan) | 20–35 J (Q.&T f'ebusija għolja) | Joules | Prestazzjoni fl-applikazzjonijiet tat-tagħbija tal-impatt |
| Qawwa tal-għeja (Limitu ta' reżistenza) | ~420 MPa | Sa 700 MPA | MPA | Jiddependi fuq il-finitura tal-wiċċ u ċ-ċikli tat-tagħbija |
| Modulu ta 'elastiċità (E) | ~ 205 GPa | - | GPA | L-ebusija tibqa' kostanti fil-kundizzjonijiet kollha |
5. Imġieba ta 'Trattament tas-Sħana ta' 4140 Azzar tal-liga
Aisi 4140 azzar liga huwa sensittiv ħafna għal varjetà ta 'proċessi ta' trattament tas-sħana, li jippermettilha tikseb spettru wiesa 'ta' proprjetajiet mekkaniċi mfassla għal applikazzjonijiet speċifiċi ta 'inġinerija.
Il-kontenut ta 'kromju u molibdenu tiegħu jsaħħaħ it-twebbis tiegħu, jagħmilha speċjalment adattata għal operazzjonijiet ta 'tifi u ttemprar.
Proċessi Komuni ta' Trattament tas-Sħana
| Proċess | Firxa Tipika tat-Temperatura (° C.) | Skop |
|---|---|---|
| Ttremprar | 760–790°C | Irfina l-istruttura tal-qamħ, irattab l-azzar, Ittejjeb il-makkinarju |
| Normalizzazzjoni | 870–900°C | Iżżid l-uniformità, jirfina l-istruttura, ittejjeb il-konsistenza mekkanika |
| Tkessiħ | ~845–875°C, segwit minn quench taż-żejt/ilma/polimeru | Jipproduċi struttura martensitika għal ebusija u saħħa għolja |
| Ittemprar | 400–650°C (wara t-tifi) | Jaġġusta l-ebusija, ittaffi l-istress intern, Ittejjeb id-duttilità & ebusija |
| Austempering | Quench sa 260–400°C, żomm sa trasformazzjoni | Jipproduċi struttura bainitika, inaqqas id-distorsjoni, jibbilanċja saħħa-ebusija |
6. Makkinabilità u Fabbrikazzjoni ta' 4140 Azzar
Makkinabilità
Materjal 4140 l-azzar juri makkinarju moderat fl-istat ittemprat tiegħu u jsir aktar ta 'sfida hekk kif tiżdied l-ebusija.
Fil-kondizzjoni ittemprat (tipikament madwar 18–22 HRC), jista 'jiġi mmaxinjat b'għodda ta' azzar jew karbur b'veloċità għolja, li jagħtu finituri tajba tal-wiċċ u ħajja aċċettabbli tal-għodda.
Madankollu, ladarba l-azzar jiġi mkessaħ u ttemprat għal livelli ogħla ta 'ebusija (bħal 30–50 HRC), il-maknabbiltà tagħha tonqos.
F'dan l-istadju, għodda tal-karbur, veloċitajiet ta 'qtugħ aktar baxxi, u setups riġidi tal-magni jsiru essenzjali biex jiġi evitat l-użu tal-għodda u d-distorsjoni tal-parti.
Għal Tidwir CNC, tħin, jew operazzjonijiet tat-tħaffir, bl-użu ta' metodi xierqa ta' tkessiħ—partikolarment likwidu li jkessaħ l-għargħar—jgħin biex tinħela s-sħana u ttejjeb l-evakwazzjoni taċ-ċippa.
Tħaffir aktar diffiċli 4140 is-sezzjonijiet ħafna drabi jeħtieġu għodod bil-ponta tal-kobalt jew tal-karbur, filwaqt li ttektek partijiet imwebbsa jistgħu jibbenefikaw minn tħin tal-ħajt jew viti li jiffurmaw aktar milli viti tat-tqattigħ konvenzjonali.
Iwweldjar
Iwweldjar 4140 l-azzar jeħtieġ kawtela minħabba l-ebusija għolja tiegħu u r-riskju ta 'qsim.
Biex jittaffew dawn ir-riskji, it-tisħin minn qabel tal-biċċa tax-xogħol—tipikament għal 200–400°C skont il-ħxuna—huwa rakkomandat ħafna.
Iż-żamma ta' temperatura interpass madwar 200–300°C tgħin biex tevita xokk termali u qsim indott mill-idroġenu.
Wara l-iwweldjar, it-tnaqqis tal-istress tal-komponent f'madwar 600–650 °C jgħin biex jerġa' jġib id-duttilità u jnaqqas l-istress residwu.
Elettrodi b'livell baxx ta' idroġenu bħal E8018-B2 jew ER80S-D2 huma tipikament użati għall-materjal tal-mili biex jiżguraw il-kompatibilità u jnaqqsu l-porożità.
F'applikazzjonijiet kritiċi, trattament bis-sħana wara l-weldjatura (Pwht) huwa meħtieġ biex tinżamm l-integrità u t-toughness taż-żona wweldjata.
Formazzjoni kiesħa u sħuna
4140 azzar liga jista 'jinħadem kiesaħ fil-kondizzjoni ittemprat tiegħu, għalkemm is-saħħa ogħla tagħha meta mqabbla ma 'azzar b'karbonju baxx tillimita d-duttilità tagħha.
Il-proċessi tal-iffurmar fil-kesħa bħal tpinġija u swaging huma possibbli iżda jeħtieġu forzi ogħla u jistgħu jinduċu stress residwu li jeħtieġu trattament tas-sħana sussegwenti.
Xogħol sħun, inklużi l-forġa u l-irrumblar bis-sħana, hija aktar favorevoli għall-azzar 4140.
Il-firxa tat-temperatura ideali tal-forġa hija bejn 900°C u 1200°C, bil-materjal tipikament lest 'il fuq minn 850°C.
Wara l-iffurmar sħun, normalizzazzjoni jew ittemprar huwa rakkomandat li tirfina l-istruttura tal-qamħ u jipprepara l-azzar għall-magni finali jew trattament bis-sħana.
7. Reżistenza għall-korrużjoni ta ' 4140 Azzar
Filwaqt li 4140 azzar liga jeċċella fis-saħħa mekkanika, hija nieqsa minn reżistenza inerenti għall-korrużjoni.
F'ambjenti umdi jew tal-baħar, jossidizza faċilment sakemm ma jkunx protett. Biex jiġġieldu dan, trattamenti tal-wiċċ bħal:
- Nitriding għat-twebbis tal-wiċċ u reżistenza għall-ossidazzjoni
- Kisi ta 'ossidu iswed għall-protezzjoni mill-korrużjoni ħafifa
- Electroplating jew pittura f'ambjenti b'umdità għolja
8. Formoli u Standards Komuni
4140 azzar liga huwa disponibbli f'varjetà wiesgħa ta 'forom kummerċjali biex jakkomodaw applikazzjonijiet industrijali diversi.
Id-disponibbiltà tiegħu f'forom differenti, flimkien mal-proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti tagħha u l-versatilità tat-trattament tas-sħana, jagħmilha għażla popolari kemm f'komponenti standard kif ukoll f'komponenti manifatturati apposta.
Formoli Komuni ta' 4140 Azzar
Il-manifatturi u l-fabbrikanti jistgħu jiksbu 4140 azzar f'diversi forom, skond l-użu maħsub u l-ipproċessar meħtieġ:
- Tond Bars: Użati komunement għax-xaftijiet, labar, gerijiet, u qfieli, vireg tondi huma waħda mill-aktar forom ta 'l-azzar fornuti ta' spiss 4140 minħabba l-versatilità tagħhom fil-magni u t-trattament tas-sħana.
- Ċatt Bars u Pjanċi: Ideali għall-għodda, Ilbes komponenti, u partijiet strutturali li jeħtieġu żoni kbar ta 'kuntatt tal-wiċċ.
Dawn il-forom huma adattati wkoll għat-tqattigħ tal-fjammi jew għall-ipproċessar tal-ġett tal-ilma. - Ċrieki u Diski foloz: Użat f'makkinarju li jdur b'saħħa għolja bħal tiġrijiet tal-bearing, akkoppjar, u flanġijiet.
- Bars u Tubi vojta: Ippreferut f'applikazzjonijiet li jitolbu tnaqqis fil-piż filwaqt li jżommu s-saħħa, bħal ċilindri idrawliċi u partijiet li fihom il-pressjoni.
- Blokki u Billets: Adattat għall-magni tad-dwana u komponenti foloz kbar. Dawn huma tipikament użati fit-tagħmir tad-die u industrijali tqil.
Standards u Denominazzjonijiet tal-Industrija għal 4140 Azzar
| Organizzazzjoni Standard | Denominazzjoni | Reġjun/Pajjiż | Deskrizzjoni |
|---|---|---|---|
| ASTM | ASTM A29 | Istati Uniti | Speċifikazzjoni ġenerali għal vireg maħdumin bis-sħana ta 'azzar tal-karbonju u liga |
| ASTM | ASTM A322 | Istati Uniti | Speċifikazzjoni għall-vireg tal-azzar illigat użati f'applikazzjonijiet mekkaniċi |
| ASTM | ASTM A519 | Istati Uniti | Speċifikazzjoni għal tubi mekkaniċi tal-azzar tal-karbonju u liga mingħajr saldatura |
SAE |
SAE 4140 | Istati Uniti | Azzar b'liga baxxa tal-kromju-molibdenu għall-applikazzjonijiet tal-karozzi u tal-inġinerija |
| Aisi | Aisi 4140 | Istati Uniti | Denominazzjoni użata komunement allinjata ma 'SAE 4140 |
| Fi / Minn | 1.7225 / 42CrMo4 | Ewropa / Il-Ġermanja | Ekwivalenti Ewropew taħt EN 10083 għal quench u azzar ittemprat |
| Huwa | SCM440 | Ġappun | Ekwivalenti Ġappuniż għal azzar liga ta 'saħħa għolja |
| GB | 42CrMo | Iċ-Ċina | Ekwivalenti Ċiniż bi proprjetajiet mekkaniċi simili |
9. Applikazzjonijiet ta ' 4140 Azzar tal-liga
Azzar 4140 huwa materjal li jmur f'applikazzjonijiet li jeħtieġu saħħa, ebusija, u reżistenza għall-ilbies taħt tagħbija ta 'għeja u xokk:
- Karozzi: gerijiet, krankxafts, vireg tal-irbit, fusien
- Aerospazjali: Komponenti tal-irkaptu tal-inżul, attwaturi
- Żejt & Gass: għenuq tat-tħaffir, partijiet tal-qsim idrawliku
- Manifattura: mandrini, imut, forom, detenturi tal-għodda
Studju ta' każ: F'test komparattiv tal-għeja, azzar 4140 Q.&T gear shaft muri 10x it-tul tal-ħajja ta’ disinn simili magħmul minn azzar ħafif, jenfasizza l-valur tagħha fit-tul.
10. Vantaġġi u Limitazzjonijiet ta ' 4140 Azzar tal-liga
Vantaġġi:
- Għoli saħħa għall-piż proporzjon għal applikazzjonijiet strutturali
- Eċċellenti Reżistenza għall-ilbies wara twebbis
- Trattament tas-sħana versatili rispons
- Faċilment disponibbli f'forom u standards multipli
Limitazzjonijiet:
- Mhux adattat għal ambjenti korrużivi mingħajr protezzjoni tal-wiċċ
- Jeħtieġ iwweldjar bir-reqqa prattiċi biex jiġi evitat qsim
- Spiża ogħla u kumplessità minn azzar tal-karbonju sempliċi
11. Konklużjoni
4140 azzar liga joffri taħlita konvinċenti ta 'saħħa mekkanika, ebusija, u l-ilbies tar-reżistenza, jagħmilha indispensabbli f'applikazzjonijiet ta 'inġinerija kritiċi għall-prestazzjoni.
Meta ttrattat bis-sħana u protett sew, jagħti ħajja ta 'servizz eċċezzjonali taħt kundizzjonijiet operattivi eżiġenti.
Kemm jekk għall-ajruspazju, enerġija, jew komponenti tal-għodda, materjal 4140 l-azzar jibqa 'wieħed mill-materjali l-aktar fdati u kapaċi fil-manifattura moderna.
L-inġiniera li jifhmu l-imġieba tagħha u r-rekwiżiti tal-ipproċessar jistgħu jisfruttaw bis-sħiħ il-potenzjal tiegħu.
Dan hija l-għażla perfetta għall-bżonnijiet tal-manifattura tiegħek jekk għandek bżonn ta 'kwalità għolja 4140 partijiet tal-azzar.
