فولاذ 42CrMo4 اِصطِلاحِيّ ملخص

نظرة عامة تقنية على فولاذ 42CrMo4: باعتباره فولاذًا هيكليًا سبائكيًا شائع الاستخدام، يتميز فولاذ 42CrMo4 (المعروف أيضًا بالمعيار الأوروبي 1.7225) بقوته ومتانته وقابليته للتصلب. بفضل خبرتنا التي تزيد عن 20 عامًا في التشكيل، ندرك في Aobo Steel الدور المحوري الذي تلعبه هذه المادة في التطبيقات الهندسية المعقدة. إليكم لمحة سريعة عن خصائصه التقنية.

1. فولاذ 42CrMo4 التركيب الكيميائي

يبدأ أداء 42CrMo4 بتركيبه الكيميائي الخاص. مع وجود اختلافات طفيفة بين المعايير، إلا أن التركيب النموذجي يقع عمومًا ضمن النطاقات التالية:

• الكربون (C): 38% – 0.45% (قد تحدد بعض المعايير 0.38% – 0.42%)
• السيليكون (Si):≤ 0.40% (غالبًا ما يتم تحديده على أنه 0.10%- 0.40%)
• المنغنيز (Mn): 60% – 0.90% (أحيانًا 0.50% – 0.80%)
• الكروم (Cr): 90% – 1.20%
• الموليبدينوم (Mo): 15% – 0.30% (تشير معايير ASTM غالبًا إلى 0.15% – 0.25%)
• الفوسفور (P):≤ 0.035% (تتطلب بعض المواصفات الأكثر دقة ≤ 0.025%)
• الكبريت (S):≤ 0.035% (تتطلب بعض المواصفات الأكثر دقة ≤ 0.025%)

ملحوظة: المتغير 42CrMoS4 يتضمن إضافة كبريت مُتحكم بها (عادةً 0.020% - 0.040%) خصيصًا لتحسين قابلية التشغيل. تأكد دائمًا من دقة المواصفات المطلوبة لتطبيقك.

2. فولاذ 42CrMo4 المعايير المكافئة

42CrMo4 مُعترف به دوليًا بأسماء مُختلفة. فهم هذه المُكافئات أمرٌ بالغ الأهمية لتحديد المصادر وتحديد المواصفات:

• اللغة الإنجليزية: 42CrMo4 (رقم المادة: 1.7225)
• ايزو: 42CrMo4
• ASTM/AISI (الولايات المتحدة الأمريكية): مقارنة شائعة بـ 4140 (G41400) و 4142 (G41420)
• JIS (اليابان): SCM440 / SCM445
• GOST (روسيا): 38XM
• DIN (ألمانيا): 42CrMo4
• بكالوريوس العلوم (المملكة المتحدة):  42CrMo4 / 708M40
• NF (فرنسا): 42CrMo4
• GB/T (الصين): 42CrMo (A30422) / 42CrMoH (A30425)

أوبو ستيل يمكننا توفير 42CrMo4 وفقًا للمعيار المطلوب.

3. المعالجة الحرارية من فولاذ 42CrMo4

يُعد فهم خيارات المعالجة الحرارية لفولاذ سبائك 42CrMo4 أمرًا أساسيًا لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة لتطبيقات محددة. تتمتع شركة Aobo Steel بخبرة واسعة في هذه المادة، ويوضح هذا الدليل عمليات المعالجة الحرارية الشائعة.

3.1 شروط التوريد الأولية

عادةً ما يُورَّد فولاذ 42CrMo4 في ظروف محددة تؤثر على عمليات المعالجة اللاحقة. فهم هذه الظروف هو الخطوة الأولى.

3.1.1 حالة التلدين

تُجرى المعالجة الحرارية عادةً بين 830 و850 درجة مئوية، يليها تبريد بطيء في الفرن. يعتمد وقت التجميد على سُمك المقطع (مثلاً، 3-4 ساعات للمقاطع القياسية). تُنتج هذه العملية بنية مجهرية أكثر ليونة (أقصى صلابة ≤ 217 HBW)، وهي مثالية للتشغيل الآلي قبل أي معالجات أخرى.

3.1.2 حالة طبيعية

تتضمن عملية التطبيع التسخين إلى 870-880 درجة مئوية لمدة ساعة إلى ساعتين، يليه تبريد بالهواء. يُحسّن هذا بنية الحبيبات، مما يُكوّن قاعدة موحدة لمزيد من المعالجة الحرارية. عادةً ما تكون صلابتها ≤255 HBW. في بعض الأحيان، يتبع التطبيع التطبيع عند 480 درجة مئوية أو أكثر لتقليل مقاومة الخضوع عند الحاجة.

3.2 التصلب والتخمير (التبريد والتخمير – Q&T)

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة وصلابة أعلى، فإن عملية الإخماد والتصلب (Q&T) هي العملية القياسية المطبقة على 42CrMo4.

3.2.1 التصلب (التبريد)

تتضمن هذه الخطوة تسخين 42CrMo4 إلى درجة حرارة الأوستنيت، والتي تتراوح عادةً بين 850 و880 درجة مئوية. يُعدّ وقت النقع الكافي عند هذه الدرجة أمرًا بالغ الأهمية للحصول على بنية أوستنيتية متجانسة. بعد ذلك، يُحوّل التبريد السريع (الإخماد) الأوستنيت إلى مارتنسيت صلب.

يُعدّ التبريد بالزيت معيارًا لـ 42CrMo4، حيث يُوازن معدل التبريد مع الحد الأدنى من خطر التشوه، خاصةً للأجزاء الصغيرة والمتوسطة. يُمكن استخدام التبريد بالماء للأجزاء الأكثر سمكًا لتحقيق تصلب كامل، ولكنه يزيد من خطر التشقق بسبب الصدمة الحرارية الأكبر. عادةً ما تُخفّض درجات مماثلة، مثل 4140، بالزيت بعد المعالجة بالأوستنيت (845-925 درجة مئوية / 1550-1700 درجة فهرنهايت).

3.2.2 التقسية

المارتنسيت المُخمَّد صلب، ولكنه هشٌّ جدًا للاستخدامات الهندسية. يُعدّ التطبيع ضروريًا لتحسين متانته. يتضمن ذلك إعادة تسخين الفولاذ المُخمَّد إلى درجة حرارة محددة أقل من Ac1 (عادةً ما بين 450 و650 درجة مئوية)، وتركه لمدة محددة (مثل ساعتين)، ثم تبريده (غالبًا في الهواء أو الزيت).

تتحكم درجة حرارة التلطيف المختارة بشكل مباشر في التوازن النهائي للخصائص الميكانيكية:

• درجات الحرارة المنخفضة (على سبيل المثال، 450 درجة مئوية): تعمل هذه درجات الحرارة على تعظيم الصلابة والقوة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مقاومة التآكل العالية.
• درجات الحرارة المتوسطة (على سبيل المثال، 500-600 درجة مئوية): يوفر مزيجًا متوازنًا من القوة العالية والمتانة الجيدة، وهو أمر شائع في مكونات مثل التروس والأعمدة. يمكن تحقيق قوة شد ≥ 1100 ميجا باسكال ومقاومة خضوع ≥ 950 ميجا باسكال عند المعالجة الحرارية عند 580 درجة مئوية بعد إخماد الزيت من 850 درجة مئوية.
• درجات الحرارة العالية (على سبيل المثال، 650 درجة مئوية): تنتج قوة وصلابة أقل ولكنها تعمل على تعزيز اللدونة والصلابة في مواجهة الصدمات بشكل كبير.

ملحوظة: يجب تجنب التلدين في نطاق 230-370 درجة مئوية (450-700 درجة فهرنهايت) بشكل عام بالنسبة لـ 42CrMo4، على غرار الفولاذ 4140، بسبب خطر "الهشاشة الزرقاء"، والتي يمكن أن تقلل من الصلابة.

3.3 تقنيات تصلب السطح

قد تستفيد تطبيقات محددة من تقوية السطح لتحسين مقاومة التآكل مع الحفاظ على صلابة القلب.

3.2.3 التصلب بالحث

تُسخّن هذه العملية الطبقة السطحية بسرعة باستخدام مجال كهرومغناطيسي إلى درجة حرارة الأوستنيت، يليها إخماد فوري (غالبًا في مستحلب). يمكن اتباع ذلك بتلطيف منخفض الحرارة (مثلًا، 150-180 درجة مئوية) لتخفيف الإجهاد دون انخفاض كبير في صلابة السطح (ربما ≥56 HRC). يمكن أن يؤدي التصلب الحثي الناجح لـ 42CrMo4 إلى تحقيق صلابة سطحية تبلغ حوالي 670 Hv.

3.2.4 النترتة والبورون

للحصول على صلابة سطحية فائقة ومقاومة تآكل، يمكن تطبيق عمليات مثل النترتة أو البورونة بعد المعالجة الأولية بتقنية Q&T. تُعدّل هذه المعالجات الحرارية الكيميائية تركيب السطح لتكوين طبقات شديدة الصلابة.

4. الخصائص الميكانيكية لفولاذ 42CrMo4 (الحالة المُطفأة والمُقسّاة)

في حالة التبريد والتسخين (Q+T)، يُظهر 42CrMo4 أداءً ميكانيكيًا ممتازًا. تشمل القيم النموذجية بعد التبريد بالزيت (850 درجة مئوية) والتسخين (580 درجة مئوية) ما يلي:

• قوة الشد (Rm): ≥ 1100 ميجا باسكال
• قوة الخضوع (ReL): ≥ 950 ميجا باسكال
• الاستطالة (أ): ≥ 12%
• صلابة التأثير (KV/KU أو aK): تعتمد القيم على طريقة الاختبار، ولكن تتميز بالمتانة الجيدة (على سبيل المثال، ≥ 80 J/cm²).

تذكر أن الخصائص النهائية تعتمد بشكل مباشر على معايير المعالجة الحرارية المحددة المستخدمة.

5. التطبيقات الشائعة

إن الجمع بين القوة والصلابة ومقاومة التآكل يجعل 42CrMo4 مناسبًا لمجموعة واسعة من المكونات الصعبة:

• بناء الآلات: الأجزاء شديدة الضغط مثل التروس، والأعمدة، والمحاور، وقضبان التوصيل، وأعمدة الكرنك، والمسامير عالية القوة.
• الأدوات: قوالب بلاستيكية كبيرة ومتوسطة الحجم، إطارات قوالب، قوالب تشكيل (حسب متطلبات التطبيق)، قوالب التشكيل البارد.
• آخر: أسطوانات الغاز والمكونات ذات الحجم الكبير التي تتطلب قوة تحمل عالية.