سبائك الفولاذ 4130

1. هل يعتبر 4130 فولاذ عالي الكربون؟
لا، لا يتم تصنيف 4130 كفولاذ عالي الكربون؛ فهو عبارة عن فولاذ متوسط الكربون ومنخفض السبائك.

2. هل يصدأ الفولاذ 4130؟
نعم. على الرغم من احتواء فولاذ 4130 على الكروم، إلا أنه لا يكفي لتوفير مقاومة التآكل التي يوفرها الفولاذ المقاوم للصدأ. لذلك، فهو عرضة للصدأ. يُحسّن الموليبدينوم من مقاومته للتآكل الموضعي، مثل التآكل النقطي.

3. ما مدى قوة سبائك الفولاذ 4130؟
فولاذ السبائك 4130 مادة قوية، تُصنّف ضمن فئة الفولاذ منخفض السبائك متوسط الكربون ضمن فئة "الفولاذ فائق القوة". تتفاوت قوتها بشكل كبير تبعًا لحالتها، مثل المعالجة الحرارية (التلدين، والتطبيع، والتبريد، والتصلب)، والمعالجة (السحب، والصب)، وحتى حجم المقطع.

4. هل الفولاذ 4130 صعب التصنيع؟
يعتبر الفولاذ 4130 قابلاً للتصنيع، ولكن سهولة أو صعوبة تصنيعه تعتمد بشكل كبير على المعالجة الحرارية والصلابة الناتجة.

5. هل الفولاذ 4130 قابل للانحناء؟
يمكن ثني الفولاذ 4130، خاصة عندما يتم تسخينه أو معالجته بشكل مناسب لتعزيز قابليته للسحب وتقليل قوة خضوعه.

6. هل يمكن لحام الفولاذ 4130؟ وما هي أفضل الممارسات في اللحام به؟

نعم، يتميز فولاذ 4130 بقابلية لحام جيدة بفضل انخفاض نسبة الكربون فيه، مما يقلل من خطر تصلب اللحام والتشقق. يمكن استخدام عمليات قياسية مثل GTAW (TIG) أو SMAW. تشمل أفضل الممارسات التسخين المسبق للأجزاء التي يزيد سمكها عن 0.12 بوصة (إلى حوالي 300 درجة فهرنهايت/150 درجة مئوية)، واستخدام مادة حشو مناسبة مثل ER70S-2، وتجنب الحرارة الزائدة، والسماح بتبريد خفيف. قد تكون المعالجة الحرارية بعد اللحام ضرورية للتطبيقات الحرجة لتخفيف الإجهادات المتبقية وتحسين متانة اللحام.

7: ما هو الفولاذ 4130؟

فولاذ 4130 هو نوع من الفولاذ منخفض السبائك، يُعرف عادةً باسم فولاذ الكروم والموليبدينوم (الكرومولي). يحظى بشعبية واسعة في مختلف الصناعات بفضل متانته وخفة وزنه النسبية وقابليته العالية للحام.

8. ماذا يعني رمز "4130" في تصنيف الفولاذ؟

في نظام تصنيف SAE-AISI رباعي الأرقام، يشير الرقم الأول (4) إلى انتمائه إلى فئة فولاذ الموليبدينوم السبائكي. ويحدد الرقم الثاني (1) تركيزًا تقريبيًا للكروم 1% والموليبدينوم كتلةً. ويمثل الرقمان الأخيران (30) محتوى الكربون، وهو 0.30%.

9. س: ما هو الفولاذ "الكرومولي"؟

"كرومولي" مصطلح غير رسمي يُطلق على سلسلة درجات الفولاذ SAE 41xx. هذه الأنواع من الفولاذ، بما فيها 4130، مُسبَّكة بالكروم والموليبدينوم، مما يمنحها نسبة قوة إلى وزن ممتازة، ويجعلها أقوى وأكثر صلابة بكثير من فولاذ 1020 القياسي.

10. ما هي العناصر السبائكية الرئيسية في الفولاذ 4130، وما هي تأثيراتها؟

العناصر الأساسية للسبائك هي الكروم (Cr) والموليبدينوم (Mo). يزيد الكربون (C) من القوة والصلابة. يُحسّن الكروم قابلية التصلب ومقاومة التآكل والاهتراء. أما الموليبدينوم، فيعزز المتانة في درجات الحرارة العالية ومقاومة الزحف والمتانة، ويُحسّن بنية الحبيبات.

11. ما هو التركيب الكيميائي النموذجي للفولاذ 4130؟

يتكون فولاذ 4130 بشكل أساسي من الكربون (C) (0.28% - 0.33%)، والكروم (Cr) (0.8% - 1.1%)، والموليبدينوم (Mo) (0.15% - 0.25%). كما يحتوي على المنغنيز (0.40% - 0.60%) والسيليكون (0.15% - 0.35%).

12. ما هي الخصائص الميكانيكية الرئيسية للفولاذ 4130؟

يتميز فولاذ 4130 بقوة شد تتراوح بين 560 ميجا باسكال (81,000 رطل/بوصة مربعة) و725 ميجا باسكال (105,000 رطل/بوصة مربعة)، وقوة خضوع تبلغ حوالي 460 ميجا باسكال (67,000 رطل/بوصة مربعة)، وذلك حسب المعالجة الحرارية. كما يتميز بمقاومة جيدة للصدمات، وقوة لدونة عالية (استطالة عند الكسر تتراوح بين 21.50% و25.5%). وتتراوح صلادته على مقياس روكويل B عادةً بين 92 و95.

13. ما هي كثافة الفولاذ 4130؟

تبلغ كثافة الفولاذ 4130 7.85 جم/سم³ (0.284 رطل/بوصة³).

14. هل يتمتع الفولاذ 4130 بمقاومة جيدة للتعب والزحف؟

نعم، يتميز فولاذ الكرومولي 4130 بمقاومة عالية جدًا للزحف والتعب. هذه الخاصية أساسية للتطبيقات التي تنطوي على إجهادات متكررة أو تحميل دوري.

15. كيف يمكن مقارنة قابلية تصنيع الفولاذ 4130 مع أنواع الفولاذ الأخرى؟

يُعتبر فولاذ 4130 أكثر قابلية للتشكيل من الفولاذ عالي الكربون مثل فولاذ 4140، ويعود ذلك أساسًا إلى انخفاض نسبة الكربون فيه. كما أنه يوفر مقاومة أقل لأدوات القطع، مما ينتج عنه قطع أنظف، وعمر أطول للأداة، وتكوين أقل للشظايا. يبلغ متوسط قابليته للتشكيل في حالة التلدين حوالي 70%.

16. لماذا تعتبر عملية التلطيف ضرورية بالنسبة للفولاذ 4130 بعد الإطفاء؟

يُعدّ التطبيع أمرًا بالغ الأهمية، لأن فولاذ 4130 في حالته المُخمّدة يكون هشًا للغاية بسبب صلابته العالية وإجهاداته الداخلية. يُخفف التطبيع (إعادة التسخين إلى درجة حرارة أقل) هذه الإجهادات، ويُقلل من الهشاشة، ويُحسّن المتانة والليونة مع الحفاظ على بعض الصلابة المُكتسبة من التطبيع.

17. هل يمكن تقوية الفولاذ الكرومولي 4130 بالعمل؟

نعم، يُمكن فولاذ الكرومولي 4130 أن يخضع لعمليات التصلب بالتشكيل. كما أن العمليات الميكانيكية، مثل المعالجة الباردة، تُزيد من صلابته وقوة شدّه وقدرته على الخضوع.

18. ما هي التطبيقات الشائعة للفولاذ 4130؟

يُستخدم فولاذ 4130 على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب توازنًا بين القوة والمتانة وقابلية اللحام. تشمل الاستخدامات الشائعة ما يلي:

• الفضاء والطيران: مكونات جسم الطائرة، معدات الهبوط، حوامل المحرك.
• السيارات/رياضة السيارات: أقفاص التدحرج في سيارات السباق، ومكونات التعليق، وأجزاء مجموعة نقل الحركة، والهيكل.
• هياكل الدراجات: دراجة جبلية عالية الجودة وإطارات مخصصة.
• النفط والغاز: طوق الحفر ومكونات رأس البئر.
• الأسلحة النارية: أكمام البراميل ومكونات جهاز الاستقبال.
• الآلات الصناعية: المحامل، التروس، الأعمدة، المحاور، وبعض الأدوات.

19. ما هي الاختلافات الرئيسية بين الفولاذ 4130 و 4140؟

الفرق الرئيسي هو محتوى الكربون: يحتوي 4130 على نسبة كربون تتراوح بين 0.28% و0.33%، بينما يحتوي 4140 على نسبة كربون تتراوح بين 0.38% و0.43%. هذا الكربون العالي يجعل 4140 أقوى وأكثر صلابة (قوة شد وتحمل أعلى)، بينما يوفر 4130 توازنًا أفضل بين القوة والمتانة مع مقاومة أفضل للصدمات. كما أن 4130 أكثر قابلية للتشغيل الآلي وقابلية لحام أفضل من 4140. 4130 عمومًا أقل تكلفة. لمزيد من المعلومات، يُرجى قراءة 4130 مقابل 4140 الفولاذ.

20. هل يعتبر الفولاذ 4130 "فولاذًا خفيفًا"؟

لا، فولاذ 4130 هو فولاذ سبائكي، وتحديدًا فولاذ منخفض السبائك. الفولاذ الطري (مثل فولاذ الكربون 1018) أضعف وأقل متانة، ويفتقر إلى عناصر السبائك المتخصصة التي تمنح فولاذ 4130 خصائصه المُحسّنة، مثل قوة الشد العالية، والمتانة، ومقاومة التعب.

21. كيف تقارن نسبة القوة إلى الوزن للفولاذ 4130 بالألمنيوم؟

يُعرف فولاذ 4130 بنسبة قوة إلى وزن ممتازة. بينما يتميز الألومنيوم عادةً بنسبة صلابة إلى وزن أعلى، يتميز الفولاذ (بما في ذلك 4130) بنسبة قوة إلى وزن أعلى. تتفوق قوة خضوع فولاذ 4130 (435 ميجا باسكال) بشكل ملحوظ على معظم سبائك الألومنيوم.

22. كيف تتم مقارنة الفولاذ 4130 بالفولاذ المقاوم للصدأ؟

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ (مثل 304) بمقاومة فائقة للتآكل بفضل محتواه العالي من الكروم. ومع ذلك، يميل الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أن يكون أكثر كثافة، ولا يتوافق عمومًا مع نسبة القوة إلى الوزن الاستثنائية للفولاذ 4130. على الرغم من أن الفولاذ 4130 قابل للحام، إلا أنه قد يتطلب تحكمًا حراريًا أكثر دقة أثناء اللحام للحفاظ على خصائصه.

23. ما هي مستويات الصلابة التي يمكن تحقيقها باستخدام الفولاذ 4130 المعالج حرارياً؟

بعد الإخماد، يمكن لفولاذ 4130 الوصول إلى أقصى صلادة له، والتي تتراوح بين 20 و50 HRC (مقياس روكويل سي)، وذلك حسب معايير المعالجة الحرارية المحددة ودرجة حرارة التلطيف. في التطبيقات العملية التي تتطلب صلابة، يتراوح نطاق الصلابة الأكثر شيوعًا بعد التلطيف المناسب بين 38 و42 HRC. في حالته الملدنة، تبلغ صلادته حوالي 155 HB (صلادة برينيل)، وبعد التطبيع، تتراوح بين 165 و220 HB.