آنچه در این پست میخوانید:
آشنایی با فولاد AISI 414
فولاد 4140 اغلب در شرایط از پیش سخت شده عرضه می شود، به این معنی که قبل از استفاده در فرآیندهای تولید پایین دست، تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد تا به سطح سختی خاصی دست یابد. این آلیاژ فولاد به دلیل سختی، چقرمگی، استحکام کششی بالا و غیره ارزش دارد. این مقاله به بررسی خواص و مصارف صنعتی فولاد 4140 و همچنین مزایا و معایب آن می پردازد.
فولاد 4140 یک فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن با کربن متوسط (به طور اسمی 0.4٪ C) است (گاهی اوقات به “کرومولی” کوتاه می شود) با مقادیر کمی از عناصر دیگر مانند منگنز اضافه می شود. به دلیل سختی و استحکام کششی آن شناخته شده است. کروم موجود در آلیاژ به سختی نفوذ خوبی می‌افزاید و مولیبدن باعث افزایش سختی و استحکام می‌شود. پیش سخت شدن به این معنی است که فولاد در شرایط سخت شده به کاربران تحویل داده می شود
فولاد 4140 از چه چیزی ساخته شده است؟
ترکیب فولاد 4140 معمولاً به مشخصات کلی زیر پایبند است:
آهن (Fe): تقریباً 96.785٪ – 97.77٪ کروم (Cr): 0.8٪ – 1.1٪ منگنز (Mn): 0.75٪ – 1٪ کربن (C): 0.38٪ – 0.43٪ سیلیکون (Si): 0.15٪ – 0.3٪ مولیبدن (Mo): 0.15٪ – 0.25٪ گوگرد (S): حداکثر 0.04% فسفر (P): حداکثر 0.035%
ترکیب این عناصر، به ویژه کروم و مولیبدن، به استحکام کششی بالا، سختی، مقاومت در برابر سایش و سخت شدن آلیاژ کمک می کند. محتوای کربن نیز بیشترین نقش را در سختی پذیری فولاد دارد.
خواص کلیدی 4140
خواص کلیدی فولاد پیش سخت شده 4140 به شرح زیر است:
- چقرمگی برتر
- مقاومت در برابر سایش خوب
- شکل پذیری خوب
- استحکام کششی بالا
- ماشینکاری خوب
- مقاومت حرارتی خوب
- مقاومت در برابر خستگی بالا
نحوه حرارت دادن فولاد 4140
فولاد قابل عملیات حرارتی مانند 4140 را می توان در چندین شرایط مختلف از قبل سخت شده عرضه کرد. فرآیند پیش سخت شدن را می توان طوری تنظیم کرد که تعادل دقیقی از استحکام، شکل پذیری و سختی را که خریدار به عنوان ماده خام برای فرآیندهای تولید خود می خواهد، فراهم کند. متداول ترین عملیات حرارتی پیش سختی شامل موارد زیر است:
1. آستنیته کردن: این مرحله شامل پیش گرم کردن و سپس خیساندن مواد در دمایی است که در آن کل ریزساختار به فاز آستنیتی مکعبی-مرکز صورت تبدیل می شود. برای فولاد 4140 دمای آستنیته حدود 855 تا 870 درجه سانتیگراد است. قانون کلی برای زمان نگهداری لازم برای تبدیل و انحلال یکنواخت کاربیدها در ماتریس آستنیت حدود 30 دقیقه در هر اینچ از ضخامت قطعه است.
2. کوئنچ: فولاد 4140 به طور معمول در روغن کوئنچ می شود که شدت آن کمی کمتر از کوئنچ در آب است و در عین حال ریزساختار مارتنزیتی مورد نظر را تولید می کند. مارتنزیت فاز سختی است که وقتی آستنیت به اندازه کافی سریع سرد شود تا دمای بحرانی که به ترکیب فولاد بستگی دارد، خنک شود، تولید می‌شود. فقط به دما بستگی دارد. تنها وابستگی زمانی برای تبدیل مارتنزیت، زمانی است که طول می کشد تا اطمینان حاصل شود که دمای قطعه به سطح مناسب برای عمق سخت شدن مطلوب در قطعه کاهش می یابد. در شرایط کوئنچ، فولاد 4140 دارای سختی تقریباً 54-59 HRC است.
3. حرارت دادن: فولاد 4140 پس از تبدیل به مارتنزیت در سخت ترین و قوی ترین و در عین حال شکننده ترین آن است. بیشتر کاربردهای این فولاد مستلزم مصالحه بین سختی و شکل پذیری است. این سازش با گرم کردن مجدد فولاد خاموش شده تا دمای 200-650 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه تا 2 ساعت، بسته به خواص مکانیکی نهایی مورد نظر، حاصل می شود. این امر با تبدیل ریزساختار به مخلوطی از مارتنزیت، فریت و کاربیدهای ریز پراکنده سختی را کاهش می دهد. توجه داشته باشید که این بحث فقط به عملیات حرارتی خاموش و تمپر می پردازد. انواع دیگر عملیات حرارتی، مانند نرمال سازی، نیز گزینه هایی هستند.
استاندارد ASTM 4140
نام فولاد “4140” از مشخصات قبلی AISI (موسسه آهن و فولاد آمریکا) و SAE International (انجمن مهندسان خودرو سابق) نشات گرفته است. بر اساس سیستم بین المللی ASTM (انجمن آمریکایی سابق برای آزمایش و مواد)، فولاد 4140 در استاندارد درجه فولاد برای ASTM A29/A29M با عنوان «مشخصات استاندارد برای الزامات عمومی برای میلگردهای فولادی، کربن و آلیاژ، کار گرم شده» توضیح داده شده است. ” ASTM A29/A29M طیف وسیعی از گریدهای کربن و فولاد آلیاژی را پوشش می‌دهد و الزامات عمومی را برای میلگردهای فولادی گرم کار شده، از جمله: ابعاد، تحمل‌ها، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی بیان می‌کند.
استفاده از 4140 در صنعت
فولاد پیش سخت شده 4140 به دلیل ترکیب مطلوبی از خواص در کاربردهای صنعتی مورد علاقه است. سطح بالایی از سختی و استحکام آن که از طریق فرآیند پیش سخت شدن یا عملیات حرارتی به دست می آید، به ویژه در ساخت قطعات صنعتی و ماشین آلات سودمند است. عملیات سخت شدن، مقاومت سایشی فولاد 4140 را افزایش می دهد و آن را برای کاربردهای صنعتی ساینده یا با سایش بالا ایده آل می کند. ریزساختار عملیات حرارتی نیز به چقرمگی خوب و مقاومت در برابر ضربه کمک می کند.
ماشینکاری این فولاد در مقایسه با فولادهای دیگر با همان سختی خوب است و مقاومت حرارتی آن حفظ برخی از خواص مکانیکی آن را در دماهای بالا تضمین می کند. با این حال، استحکام تسلیم فولاد 4140 در دماهای بالا کاهش می یابد. در دمای اتاق، فولاد دارای مقاومت تسلیم حدود 655 مگاپاسکال است که در دمای 200 درجه سانتیگراد به 480 مگاپاسکال و در دمای 400 درجه سانتیگراد به 350 مگاپاسکال کاهش می یابد. در نهایت، فولاد پیش سخت شده 4140 به اشکال مختلفی از جمله میله، صفحه و ورق عرضه می شود.
ماشینکاری فولاد 4140
فولاد 4140 ماشینکاری خوبی دارد، با درجه ماشینکاری 66٪ B1112. با رعایت توصیه‌های سازنده دستگاه در مورد انواع ابزار ایده‌آل، تغذیه و سرعت، می‌توان عملیات‌هایی مانند سوراخ کردن، تراشکاری، اره کردن، سوراخ کردن، سوراخ کردن، ضربه زدن و فرزکاری را انجام داد. ابزارهای برش مورد استفاده برای 4140 معمولاً یا HHS (فولاد پرسرعت) یا ابزارهای برش کاربید با قابلیت سرعت متوسط برش حدود 110 فوت در دقیقه هستند.
کاربردهای فولاد 4140
در اینجا برخی از کاربردهای رایج فولاد پیش سخت شده 4140 آورده شده است: ساخت قالب و قالب: فولاد پیش سخت شده 4140 اغلب در ساخت قالب ها به ویژه در صنعت خودرو استفاده می شود. چرخ دنده ها و شفت ها: ترکیب این فولاد از استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر خستگی خوب آن را برای چرخ دنده ها و شفت ها در سیستم های مکانیکی مناسب می کند. تجهیزات معدن: فولاد 4140 در صنعت معدن برای تجهیزاتی مانند قطعات سنگ شکن، رول نوار نقاله و مته استفاده می شود. قطعات خودرو: فولاد پیش سخت شده 4140 در تولید قطعات مختلف خودرو از جمله: محور، میل لنگ، چرخ دنده، پینیون و شاتون استفاده می شود.
استحکام و چقرمگی آن به عملکرد کلی و قابلیت اطمینان این قطعات کمک می کند. اجزای هوافضا: برخی از اجزای هوافضا از فولاد 4140 از پیش سخت شده ساخته شده اند. این موارد عبارتند از: ارابه فرود، عناصر ساختاری و اجزای موتور. صنعت نفت و گاز: قطعات مورد استفاده در صنعت نفت و گاز، مانند ابزار حفاری، اجزای شیر و تجهیزات سر چاه، اغلب از فولاد 4140 از پیش سخت شده استفاده می کنند. سلاح گرم و دفاع: برخی از اجزای سلاح گرم مانند لوله ها، گیرنده ها و پیچ ها از فولاد 4140 از پیش سخت شده ساخته شده اند. اجزای ماشین: اجزای مختلف ماشین از جمله شفت ها، دوک ها، پیچ های تغذیه و سربی و چرخ دنده ها به دلیل خواص مکانیکی عالی از فولاد از پیش سخت شده 4140 ساخته شده اند.
بازپخت و نرمالازیسیون فولاد 4140
بازپخت و نرمالیزاسیون فرآیندهای عملیات حرارتی هستند که اثرات متفاوتی بر روی فولاد 4140 دارند. بازپخت شامل حرارت دادن فولاد تا دمای بالاتر از دمای Ac3 آن (دمایی که در آن ریزساختار می تواند به طور کامل به فاز مکعبی محور، آستنیت تبدیل شود) و نگه داشتن آن در آنجا قبل از فرآیند خنک سازی آهسته است. بسته به هدف اولیه عملیات، چندین تغییر از این فرآیند ممکن است. اهداف بازپخت 4140 شامل کاهش تنش های داخلی، نرم شدن و سخت شدن مواد، کاهش تمایل به تاب خوردگی و ترک، و ایجاد ساختار دانه ای یکنواخت تر است.
در نتیجه، فولاد 4140 آنیل شده نرم تر و قابل ماشینکاری تر می شود، اما به قیمت کمی استحکام و مقاومت در برابر سایش. ریزساختار 4140 آنیل شده معمولاً از پرلیت درشت و فریت تشکیل شده است. عملیات حرارتی معروف به “نرمال سازی” نیز با گرم کردن فولاد تا دمای 30 تا 50 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای Ac3 شروع می شود و به دنبال آن خنک سازی هوا انجام می شود. هدف از نرمال سازی، دستیابی به ساختار دانه ای یکنواخت تر، افزایش خواص مکانیکی فولاد از جمله استحکام و چقرمگی است.
نرمالیزاسیون و بازپخت در سرعت سرد شدنشان متفاوت است، به طوری که نرمالیزاسیون سرعت بیشتری نسبت به بازپخت دارد. خنک‌سازی تسریع‌شده در نرمال‌سازی به ریزساختار تصفیه‌شده‌تر کمک می‌کند و استحکام و ویژگی‌های کلی ماده را در مقایسه با بازپخت افزایش می‌دهد. فولاد نرمال شده 4140 تعادلی بین سختی و ماشین کاری ایجاد می کند. ریزساختار فولاد نرمال شده معمولاً از پرلیت ریز تشکیل شده است و حاوی مقداری بینیت (ریزساختاری است که در فولاد و سایر آلیاژهای مبتنی بر آهن در طی انواع خاصی از عملیات حرارتی، به‌ویژه در هنگام خنک‌سازی از دمای بالا تشکیل می‌شود)، که به بهبود خواص مکانیکی کمک می‌کند. . یکی از معاوضه های نرمال سازی کاهش مقاومت ضربه ای به دلیل نازک شدن ساختار دانه است.
سوالات متداول فولاد
خرید فولاد از فولاد مرکزی دلاکان
فولاد مرکزی دلاکان انواع فولاد را با بهترین قیمت در اختیار شما عزیزان قرار می دهد. برای خرید می توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید و پیش فاکتور تهیه کنید. در صورتی که نام یا مدل فولاد مورد نظر خود را نمی دانید برای دریافت مشاوره با کارشناسان ما در تماس باشید. با معرفی کسب و کار خود، فولاد پرکاربرد تر را به شما معرفی می کنیم.
فولاد مرکزی دلاکان
حال که با فولاد AISI 4140 آشنا شدید تنها یک تماس با خرید فولاد و استیل فاصله دارید. برای خرید انواع فولاد و استیل در هر مقطعی می توانید با کارشناسان فروش فولاد مرکزی دلاکان تماس حاصل فرمایید. به این منظور تنها کافیست با شماره های درج شده در انتهای صفحه تماس بگیرید و نام یا مدل محصول مورد نظر خود را پرس و جو کنید.
دسته بندی محصولات فولاد مرکزی دلاکان
