بيت > مواد > الفولاذ الكربوني > 4140 Steel

4140 الفولاذ: التركيب والخصائص وطرق المعالجة ومجالات التطبيق

والتر
8 سبتمبر 2022

مرحبًا بكم في HDC، الحليف الثابت في تصنيع المكونات المعدنية حسب الطلب، والذي يتمتع بخبرة صناعية تمتد لأكثر من عقد من الزمان. تقع HDC في مرافقنا الحديثة، المزينة بأجهزة طليعية مثل مراكز التصنيع ذات المحاور الأربعة والخمسة، إلى جانب أدوات الفحص الدقيقة مثل آلات قياس الإحداثيات، وتفتخر HDC بمكانتها كمورد بارز للحلول المعدنية المخصصة.

إن محور براعتنا يكمن في تصنيع الفولاذ 4140. وبفضل فريق من الخبراء المهرة ومهارة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي المتقدمة، تتعهد شركة HDC بتقديم أعلى مستويات الجودة والدقة في كل مسعى. وسواء كانت المكونات معقدة أو أجزاء قوية، فإن ولاء شركة HDC الراسخ للتميز يضمن ذروة النتائج عند التعامل مع الفولاذ 4140.

انطلق في رحلة عبر مجموعة كبيرة من البدائل التي تقدمها HDC، والتي تتراوح من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي إلى الصب والتشكيل والقطع بالليزر والختم المعدني. إن قدراتنا المرنة جاهزة لتلبية عدد لا يحصى من المتطلبات، وتقديم حلول مخصصة تتوافق مع الاحتياجات المميزة لمشاريعك. اختر HDC لمتطلبات الحرف المعدنية الخاصة بك، حيث تلتقي المعرفة والإبداع، مما يبعث الحياة في تطلعاتك الرؤيوية.

ما هو الفولاذ 4140؟

الفولاذ 4140 هو جزء من الفولاذ منخفض السبائك غني بالكروم والموليبدينوم والمنجنيز، والمعروف بجودته المميزة من الصلابة العالية وقوة الالتواء العالية وقوة التعب الجيدة. يوفر هذا الهيكل المركب صلابة وقوة ومقاومة للتآكل ممتازة. تعمل عملية المعالجة الحرارية والتلدين والتخمير على تقوية الفولاذ لاستخدام محدد. إن قوة ومتانة الفولاذ 4140 تجعله خيارًا جيدًا لإنتاج مكونات مثل التروس والمحاور والمسامير حيث يتم استخدامه على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل النفط والغاز والزراعة والدفاع والسيارات لقدرته على البقاء في حالة جيدة حتى في ظل الظروف الصعبة.

كيف يتم تسمية الفولاذ 4140 وفقًا لأي قاعدة؟

تم تصنيف الفولاذ 4140 بموجب نظام تصنيف الفولاذ AISI/SAE، حيث يشير الرقم الأول (4) إلى سبيكة الموليبدينوم، ويشير الرقم الثاني (1) إلى عناصر السبائك الإضافية مثل الكروم والموليبدينوم، ويحدد الرقمان الأخيران (40) محتوى الكربون في الفولاذ بما يقرب من 0.40%. توفر هذه التسمية مرجعًا سريعًا للتركيب الكيميائي للفولاذ وخصائصه، وتسلط الضوء على استخدامه للموليبدينوم لتعزيز القوة والصلابة ومقاومة التآكل، وتجعل من السهل تحديده للتطبيقات التي تتطلب مواد قوية.

التركيب الكيميائي للفولاذ 4140

يتم تصنيف الفولاذ 4140 على أنه فولاذ منخفض الكربون وسبائك منخفضة مع مقاومة جيدة للصدمات ومقاومة للتآكل وقابلية للتصلب ومتانة هيكلية وقوة ومقاومة طفيفة للتآكل. على الرغم من ضعف قابليته للتلحيم، إلا أنه يحتاج إلى التسخين لأكثر من 800 درجة مئوية إذا تم تشكيله. 4140 متعدد الاستخدامات، كفولاذ أدوات طبيعي، يستخدم بالتأكيد للأدوات وأجزاء الآلات الصناعية المعرضة لأحمال كبيرة، مثل أعمدة الكرنك، والمحاور الخلفية، ومشابك الزنبرك، والمجمعات، والتروس، توجيه إلخ.

عنصر	الوزن %
الكربون (C)	0.38 – 0.43
الحديد (Fe)	96.785 – 97.77
الكروم (Cr)	0.75 – 1.00
المنغنيز (Mn)	0.60 – 0.90
الموليبدينوم (Mo)	0.15 – 0.25
الفوسفور (P)	0.0 – 0.035
السيليكون (Si)	0.15 – 0.30
الكبريت (S)	0.0 – 0.04

تأثير التركيب الكيميائي على خصائص الفولاذ 4140

أحد العوامل الأساسية التي تحدد الخصائص الميكانيكية للفولاذ 4140، مع حوالي 0.40% الكربون، و0.80-1.10% الكروم، و0.15-0.25% الموليبدينوم و0.75-1.0% المنغنيز، هو تركيبته الكيميائية. يعطي الكربون مزيجًا من القوة والليونة، ويضيف الكروم قوة إضافية وصلابة وقوة شد ومقاومة للتآكل، ويعطي الموليبدينوم قوة شد في درجات الحرارة العالية بالإضافة إلى مقاومة التآكل والتلف، ويحسن المنغنيز القدرة على التصلب ويمنح مقاومة للتشقق. بفضل تركيبة السبائك الفريدة هذه، يكتسب الفولاذ 4140 قوة عالية ومتانة ومقاومة للتآكل والقدرة على الخضوع للمعالجة الحرارية واستخدامه في التطبيقات التي لا تسبب الضرر والتي يكون فيها الأداء تحت الضغط أمرًا بالغ الأهمية، مثل التروس والمحاور والأعمدة.

الخصائص الميكانيكية للفولاذ 4140

الخواص الميكانيكية	متري	إنجليزي
قوة الشد القصوى	1020 ميجا باسكال	148000 رطل/بوصة مربعة
قوة الشد	655 ميجا باسكال	95000 رطل/بوصة مربعة
الاستطالة عند الكسر	17.7 %	17.7 %
تقليل المساحة	46.8 %	46.8 %
صلابة برينيل	302	302
صلابة، نوب	328	328
صلابة روكويل ب	99	99
صلابة روكويل سي	32	32
صلابة فيكرز	319	319
معامل المرونة	205 جيجاباسكال	29700 كيلو باسكال
معامل الحجم	160 جيجا باسكال	23200 كيلو باسكال
معامل القص	80.0 جيجاباسكال	11600 كيلو باسكال
نسبة بواسون	0.29	0.29
قابلية التصنيع	65 %	65 %

الخصائص الفيزيائية للفولاذ 4140

الخصائص الفيزيائية	قيمة
كثافة	7.85 جرام/سم مكعب
نقطة الانصهار	2,580-2,650 درجة فهرنهايت
الحرارة النوعية	1.13 × 10^-1 وحدة حرارية بريطانية/رطل-درجة فهرنهايت
الموصلية الحرارية	296 وحدة حرارية بريطانية/ساعة/قدم مربعة

المواد المكافئة للفولاذ 4140

الاتحاد الأوروبي	الولايات المتحدة الأمريكية	ألمانيا	فرنسا	إيطاليا	إسبانيا	انتر
العربية	-	دين، دبليو إن آر	أفنور	جامعة	جامعة نيو إنجلاند	ايزو
42CrMoS4 (1.7227)	4140	42كروم موكبريتيد الصوديوم	42CD4u	42 الكروموموليبدنوم	40كروم41	42كروم موكبريتيد الصوديوم

سعر الفولاذ 4140

سعر الفولاذ 4140 متقلب إلى حد ما بسبب التغييرات التي تحدث بسبب عوامل تشمل الطلب في السوق، وتكاليف المواد الخام، ومستويات العرض، والاقتصاد العام. يعتمد ذلك على شكل الفولاذ (مثل القضبان والألواح والصفائح) والحجم والعمليات الأخرى مثل المعالجة الحرارية وما إلى ذلك. نظرًا لأن الأسعار متغيرة في أي وقت، فمن المستحسن للحصول على الأسعار الأكثر صحة والأحدث، الاتصال بموردي الصلب أو دراسة تقارير السوق الأخيرة بشكل مباشر. يتم تسعير الفولاذ بالرطل أو بالطن المتري في المقام الأول، ومن الممكن خفض التكلفة على أساس كل وحدة في حالة المشتريات بكميات كبيرة. علاوة على ذلك، قد يشمل المرور عبر تجار التجزئة رسوم الشحن والمناولة ورسومًا أخرى.

ما هي القيود التي يفرضها الفولاذ 4140؟

الفولاذ 4140 على الرغم من مزاياه المتعددة في القوة والصلابة والتنوع، فإنه يواجه حدودًا مثل قابلية اللحام المنخفضة التي تتطلب إجراءات لحام خاصة لإيقاف التشقق، ومقاومة أقل للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ وبالتالي تتطلب طلاءات واقية، والمشاكل الفنية في سلوك التصنيع بسبب صلابته مما يتسبب في ارتفاع تكاليف التصنيع. كما أن عناصر السبائك الخاصة به لا تضيف فقط المادة ولكن أيضًا تكاليف المعالجة، مما يجعله أكثر تكلفة من أبسط أنواع الفولاذ الكربوني. علاوة على ذلك، فإن المقاطع الأكثر سمكًا يصعب معالجتها للحصول على خصائص متجانسة، وبالتالي قد تتشقق إذا لم يتم معالجتها بشكل صحيح. علاوة على ذلك، فإن بعض الأحجام المحددة من الفولاذ 4140 غير متوفرة بسهولة مما يجعل الخيارات المخصصة تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة، مما يؤدي إلى التأخير والنفقات الإضافية. إن موازنة هذه العوامل مقابل الفوائد يعد قرارًا كبيرًا يتم اتخاذه لكل تطبيق معين.

طرق المعالجة الشائعة المستخدمة في الفولاذ 4140

سيتم تحسين خصائص الفولاذ 4140 من خلال طرق معالجته المختلفة لتناسب التطبيقات المختلفة. من خلال تشكيل الفولاذ يتم تقوية الهيكل وجعله أكثر صلابة، في حين يتم إجراء التلدين لتقليل الصلابة وإزالة الضغوط الداخلية مما يجعل الفولاذ أسهل في العمل (أكثر قابلية للتشغيل). تعمل عملية التطبيع على إضافة تحسين لبنية الحبوب، وبالتالي تحسين الصلابة والتوحيد معًا. التصلب، وهو عملية التسخين والتبريد متبوعة بالتكييف، يزيد من المتانة ومقاومة التآكل ولكنه يقلل من الصلابة لتجنب الهشاشة. بدلاً من ذلك، تعمل عملية التكرير على تقوية سطح الأجزاء، حيث يجب أن يكون القلب صلبًا والأجزاء الخارجية صلبة. على الرغم من كونها متينة إلى حد ما، إلا أنه من الممكن تصنيعها باستخدام الأدوات والظروف المناسبة. إن هذه العملية مجتمعة تجعل الفولاذ 4140 قابلاً للتخصيص، وبالتالي فهو يلبي الأداء المتوقع للتطبيقات المحددة، مثل القوة الميكانيكية المطلوبة، والصلابة، ومقاومة التآكل.