Дом > Материалы > Углеродистая сталь > 4140 Steel

Сталь 4140: состав, характеристики, способы обработки и области применения

Уолтер
8 сентября 2022 г.

Добро пожаловать в HDC, верного союзника в изготовлении металлических компонентов на заказ, имеющего более чем десятилетний опыт работы в отрасли. Компания HDC, расположенная на наших современных объектах, оснащенных новейшим оборудованием, таким как 4- и 5-осевые обрабатывающие центры, а также инструментами для тщательного контроля, такими как координатно-измерительные машины, с гордостью заявляет о своем статусе выдающегося поставщика персонализированных металлические резолюции.

Основа нашего мастерства — обработка стали 4140. Вооруженная опытной группой и передовыми навыками обработки на станках с ЧПУ, HDC гарантирует зенит качества и точности в каждом начинании. Будь то сложные компоненты или прочные фрагменты, непоколебимая преданность HDC совершенству гарантирует апогей результатов при взаимодействии со сталью 4140.

Отправьтесь в одиссею среди множества альтернатив обработки, предлагаемых HDC, охватывающих диапазон от обработки с ЧПУ до литья, ковки, лазерной резки и штамповки металла. Наши гибкие возможности готовы удовлетворить множество требований, предлагая индивидуальные решения, соответствующие особым потребностям ваших предприятий. Выберите HDC в качестве реквизита для работы с металлом, где эрудиция и изобретательность сливаются воедино, вдыхая жизнь в ваши дальновидные устремления.

Что такое сталь 4140?

Сталь 4140 представляет собой низколегированную стальную деталь, обогащенную хромом, молибденом и марганцем, известную своими отличительными качествами: высокой вязкостью, высокой прочностью на кручение и хорошей усталостной прочностью. Эта композитная структура обеспечивает превосходную ударную вязкость, прочность и износостойкость. Процесс термической обработки, отжига и отпуска укрепляет сталь для конкретного использования. Прочность и долговечность стали 4140 делают ее хорошим выбором для производства таких деталей, как шестерни, оси и болты, где она широко используется во многих отраслях промышленности, таких как нефтегазовая, сельское хозяйство, оборонная и автомобильная, благодаря своей способности оставаться в хорошем состоянии даже в сложных условиях.

Как называется сталь 4140 в соответствии с каким правилом?

Сталь 4140 обозначается в соответствии с системой классификации стали AISI/SAE, где первая цифра (4) обозначает молибденовый сплав, вторая цифра (1) указывает на дополнительные легирующие элементы, такие как хром и молибден, а последние две цифры (40) указывают на содержание углерода в стали, приблизительно 0,40%. Эта номенклатура дает краткую справку о химическом составе и свойствах стали, подчеркивая использование в ней молибдена для повышения прочности, вязкости и износостойкости, а также облегчая идентификацию для применений, требующих прочных материалов.

Химический состав стали 4140

Сталь 4140 классифицируется как низкоуглеродистая, низколегированная сталь с хорошей ударопрочностью, износостойкостью, прокаливаемостью, структурной вязкостью, прочностью и небольшой коррозионной стойкостью. Хотя она плохо сваривается, ее необходимо нагревать до температуры более 800°C, если ее ковать. 4140 универсальна, как натуральная инструментальная сталь, определенно используется для инструментов и деталей промышленных машин, подвергающихся большим нагрузкам, таких как коленчатые валы, задние оси, пружинные зажимы, коллекторы, шестерни, рулевое управление и т.п.

Составная часть	Вес.%
Углерод (С)	0,38 – 0,43
Железо (Fe)	96,785 – 97,77
Хром (Cr)	0,75 – 1,00
Марганец (Mn)	0,60 – 0,90
Молибден (Mo)	0,15 – 0,25
Фосфор (Р)	0,0 – 0,035
Кремний (Si)	0,15 – 0,30
Сера (S)	0,0 – 0,04

Влияние химического состава на свойства стали 4140

Одним из существенных факторов, определяющих механические свойства стали 4140 с содержанием углерода около 0,401ТП3Т, хрома 0,80-1,101ТП3Т, молибдена 0,15-0,251ТП3Т и марганца 0,75-1,01ТП3Т, является ее химический состав. Углерод придает сочетание прочности и пластичности, хром придает дополнительную прочность, твердость, прочность на разрыв и коррозионную стойкость, молибден придает прочность на разрыв при высоких температурах, а также устойчивость к износу, а марганец улучшает прокаливаемость и придает стойкость к растрескиванию. Имея такой уникальный состав сплава, сталь 4140 приобретает высокую прочность, ударную вязкость, износостойкость, способность подвергаться термической обработке и может использоваться в изделиях, которые не вызывают повреждений и в которых решающее значение имеют характеристики под нагрузкой, например, в зубчатых передачах, оси и валы.

Механические свойства стали 4140

Механические свойства	Метрика	Английский
Предел прочности на растяжение	1020 МПа	148000 фунтов на квадратный дюйм
Предел текучести при растяжении	655 МПа	95000 фунтов на квадратный дюйм
Относительное удлинение при разрыве	17.7 %	17.7 %
Уменьшение площади	46.8 %	46.8 %
Твердость по Бринеллю	302	302
Твердость, Кнуп	328	328
Твердость по Роквеллу B	99	99
Твердость по Роквеллу С	32	32
Твердость по Виккерсу	319	319
Модуль упругости	205 ГПа	29700 фунтов на квадратный дюйм
Объемный модуль	160 ГПа	23200 фунтов на квадратный дюйм
Модуль сдвига	80,0 ГПа	11600 фунтов на квадратный дюйм
Коэффициент Пуассона	0.29	0.29
Обрабатываемость	65 %	65 %

Физические свойства стали 4140

Физические свойства	Ценность
Плотность	7,85 г/куб.см
Температура плавления	2580–2650 °F
Удельная теплоемкость	1,13 x 10^-1 БТЕ/фунт-°F
Теплопроводность	296 БТЕ-дюйм/час-фут^2-°F

Эквивалентные материалы Сталь 4140

Европа	США	Германия	Франция	Италия	Испания	Интер
RU	–	ДИН,ШНр	АФНОР	УНИ	ЕНЭ	ИСО
42CrMoS4 (1.7227)	4140	42CrMoS4	42CD4u	42CrMo4	40CrMo41	42CrMoS4

Цена стали 4140

Цена на сталь 4140 несколько волатильна по отношению к изменениям, вызванным такими факторами, как рыночный спрос, стоимость сырья, уровень предложения и общая экономика. Это зависит от формы стали (например, прутки, пластины и листы), размера и других операций, таких как термическая обработка и т. д. Поскольку цены в любой момент времени меняются, для получения наиболее точных и последних цен рекомендуется связаться с поставщиками стали или напрямую изучить последние отчеты рынка. Цена на сталь в первую очередь устанавливается за фунт или за метрическую тонну, и при больших объемах закупок возможно снижение затрат на единицу продукции. Кроме того, прохождение через розничных продавцов может включать в себя сборы за доставку, обработку и другие сборы.

Какие ограничения имеет сталь 4140?

Сталь 4140, несмотря на ее многочисленные преимущества в прочности, ударной вязкости и универсальности, сталкивается с ограничениями, такими как пониженная свариваемость, требующая специальных процедур сварки для предотвращения растрескивания, более низкая коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющими сталями, следовательно, требуются защитные покрытия, а также технические проблемы при механической обработке. поведение из-за его твердости, что приводит к увеличению производственных затрат. Кроме того, легирующие элементы увеличивают не только стоимость материала, но и затраты на обработку, что делает его более дорогим, чем простейшие углеродистые стали. Кроме того, более толстые секции сложнее обрабатывать, чтобы добиться однородности, и поэтому они могут треснуть, если их не закалить должным образом. Кроме того, некоторые конкретные размеры стали 4140 недоступны, что делает индивидуальные варианты трудоемкими и дорогостоящими, что приводит к задержкам и дополнительным расходам. Сопоставление этих факторов с преимуществами — важное решение, принимаемое для каждого конкретного приложения.

Общие методы обработки, используемые для стали 4140

Свойства стали 4140 будут улучшены за счет различных методов ее обработки для различных применений. Путем ковки стали структура укрепляется и становится более жесткой, а отжиг проводится для снижения твердости и снятия внутренних напряжений, что делает сталь более легкой в работе (более обрабатываемой). Нормализация улучшает зернистую структуру и, таким образом, улучшает прочность и однородность. Закалка, представляющая собой процесс нагрева и закалки с последующим отпуском, увеличивает долговечность и устойчивость к износу, но снижает ударную вязкость, чтобы избежать хрупкости. Вместо этого процесс цементации делает поверхность деталей более твердой, при этом сердцевина должна быть прочной, а внешние части - твердыми. Несмотря на то, что сталь 4140 довольно прочная, ее можно обрабатывать с использованием соответствующих инструментов и условий. В совокупности этот процесс делает сталь 4140 индивидуализированной, таким образом, она соответствует ожидаемым характеристикам конкретных применений, таким как требуемая механическая прочность, ударная вязкость и износостойкость.