4130 SLITINA SEEL

Legovaná ocel 4130 je klasifikována jako středně uhlíková nízkolegovaná ocel podle systému AISI. Jeho označení zdůrazňuje jeho primární legující prvky: chrom (přibližně 1%) a molybden (přibližně 0,20%). Tato všestranná ocel nabízí solidní kombinaci pevnosti, houževnatosti a svařitelnosti.

1. Legovaná ocel 4130 Chemické složení

Typické chemické složení oceli 4130 (v hmotnostních procentech) je:

• Uhlík (C):28-0,33% (Poskytuje rovnováhu mezi pevností a tažností)
• Mangan (Mn):40-0,60% (přispívá k prokalitelnosti a pevnosti)
• Křemík (Si):20-0,35% (Působí jako deoxidační činidlo a může zvýšit pevnost)
• Chrom (Cr):80-1.10% (zlepšuje kalitelnost, odolnost proti korozi a odolnost proti opotřebení)
• Molybden (Mo):15-0,25% (Zlepšuje prokalitelnost a pevnost při vysokých teplotách a odolává teplotnímu křehnutí)
• Fosfor (P) a síra (S): Udržováno na nízké úrovni (obvykle max. 0,030–0,0401 TP3T každý)
• Měď (Cu): Může být přítomen (až 0,35% v některých specifikacích)

2. Vlastnosti kalitelnosti

4130 je legovaná ocel, která se vytvrzuje ve vodě, s nízkou až střední prokalitelností. To znamená, že dosažení plné tvrdosti kalením vyžaduje pečlivé zvážení tloušťky průřezu. Obecně jsou potřeba tenčí průřezy nebo agresivnější kalicí média (jako je voda) než oceli s vyšší prokalitelností. Ideální kritický průměr (DI) to ilustruje; například specifická ocel s 0,29% C, 1,02% Cr a 0,15% Mo vypočítala DI 68,3 mm (2,69 palce).

3. Tepelné zpracování z legované oceli 4130

AISI 4130 je vysoce univerzální středně uhlíková nízkolegovaná ocel známá svou pevností, houževnatostí a svařitelností. Jeho klíčovými legujícími prvky jsou chrom a molybden. Aby bylo možné plně využít schopnosti oceli 4130 a přizpůsobit její mechanické vlastnosti konkrétním aplikacím, je nezbytné přesné tepelné zpracování. Odezva 4130 na různé tepelné cykly umožňuje široké spektrum výkonnostních charakteristik.

3.1 Běžné procesy tepelného zpracování pro 4130

Na základě rozsáhlých průmyslových zkušeností a technických údajů uvádí Aobo Steel primární tepelné zpracování použitelné pro ocel 4130:

3.1.1 Normalizace

• Objektivní: Pro zjemnění struktury zrna oceli, zlepšení stejnoměrnosti a zlepšení obrobitelnosti po kování nebo válcování.
• Proces: Ocel rovnoměrně zahřejte na teplotu mezi 870 °C a 925 °C (1600 °F až 1700 °F). Toto rozmezí je přibližně o 55 °C až 85 °C (100 °F až 150 °F) nad horní kritickou teplotou (Ac3), což zajistí úplnou transformaci na austenitPonechte při dané teplotě dostatečně dlouho, aby se zajistilo pronikání tepla, obvykle 1 hodinu na každých 25 mm (1 palec) maximální tloušťky, přičemž často je specifikována minimální doba výdrže. Nechte vychladnout na klidném vzduchu na pokojovou teplotu.
• Po normalizaci: Je běžnou praxí temperovat normalizovanou ocel 4130 při teplotách 480 °C (900 °F) nebo vyšších, aby se dosáhlo specifických požadavků na mez kluzu.

3.1.2 Žíhání

• Objektivní: Produkovat nejměkčí možné podmínky pro ocel 4130, maximalizovat tažnost pro operace, jako je tváření za studena nebo složité obrábění.
• Proces: Zahřejte ocel na teplotu mezi 830 °C a 870 °C (1525 °F až 1600 °F). Udržujte při teplotě po dobu závislou na velikosti sekce nebo zatížení pece. Rozhodující je, že v peci ochlazujte velmi pomalu, obvykle rychlostí nepřesahující 15 °C za hodinu (30 °F za hodinu), až na přibližně 480 °C (900 °F). Pod touto teplotou může chlazení pokračovat na vzduchu. Toto řízené pomalé chlazení podporuje tvorbu měkké, hrubé perlitové mikrostruktury.

3.1.3 Kalení a Temperování (kalení)

• Objektivní: Vyvinout vysokou pevnost, tvrdost a houževnatost, což je nejběžnější podmínka pro konstrukční aplikace 4130.
• Austenitizace: Ocel rovnoměrně zahřejte na vhodnou austenitizační teplotu. To je typicky mezi 855 °C a 865 °C (1575 °F až 1600 °F), v závislosti na přesném složení a velikosti sekce. Udržujte při teplotě dostatečně dlouho pro úplnou austenitizaci.
• Kalení: Rychle ochlaďte ocel z austenitizační teploty. Vzhledem k nízké až střední prokalitelnosti 4130 musí být kalicí médium (voda, olej nebo polymer) pečlivě vybráno na základě tloušťky průřezu součásti a požadovaných konečných vlastností. Voda zajišťuje rychlejší chlazení a vyšší tvrdost v tenčích částech, ale zvyšuje riziko deformace. Kalení olejem je běžné u středně těžkých sekcí. Dosažení kritické rychlosti chlazení, zejména prostřednictvím transformačního rozsahu kolem 540 °C (1000 °F), je životně důležité pro získání plně martenzitické struktury, zejména v tlustších sekcích.
• Temperování: Znovu zahřejte kalenou (kalenou) ocel na určitou teplotu pod spodní kritickou teplotu (Ac1). Teploty temperování pro 4130 se obvykle pohybují od 205 °C do 705 °C (400 °F až 1300 °F). Udržujte při temperovací teplotě (obvykle alespoň 2 hodiny), poté ochlaďte (obvykle na vzduchu). Popouštění snižuje křehkost kaleného martenzitu a vytváří konečnou rovnováhu mezi tvrdostí, pevností a houževnatostí. Nižší teploty popouštění poskytují vyšší pevnost a tvrdost, zatímco vyšší teploty zvyšují tažnost a houževnatost na úkor pevnosti.

3.2 Úvahy o kalitelnosti

Prokalitelnost oceli 4130 je kritickým faktorem. Popisuje schopnost oceli ztvrdnout přes její průřez během kalení.

• 4130 má nízkou až střední prokalitelnost ve srovnání s vysoce legovanými ocelmi.
• Tloušťka průřezu: Dosažitelná tvrdost a hloubka kalení velmi závisí na velikosti součásti. Silnější části se ochlazují pomaleji, zejména v jádře, což může mít za následek méně rovnoměrnou mikrostrukturu a nižší tvrdost jádra než povrch.
• Ideální kritický průměr (DI): Tato vypočítaná hodnota (např. ~68 mm nebo ~2,7 palce pro typické složení za ideálních podmínek) udává teoretický maximální průměr, který lze vytvrdit až do středu při dokonalém kalení. Praktické výsledky s méně intenzivním kalením (olej, polymer) dosáhnou kalení do mělčích hloubek.
• Závažnost kalení: Pečlivý výběr procesu kalení je životně důležitý pro dosažení požadovaných vlastností, aniž by došlo k praskání nebo nadměrné deformaci, zejména ve srovnání s ocelí s vyšším obsahem uhlíku, jako je např. 4140, které mají větší prokalitelnost, ale také vyšší riziko vzniku trhlin při kalení.

3.3 Zmírnění stresu

• Objektivní: Ke snížení vnitřního pnutí vyvolaného často prováděnými výrobními procesy, jako je těžké obrábění, tváření za studena nebo svařování před konečné kalení nebo na normalizovaných/žíhaných dílech.
• Proces: Ocel rovnoměrně zahřejte na teplotu typicky mezi 650 °C a 675 °C (1200 °F až 1250 °F). Držte po dostatečně dlouhou dobu (např. 1 hodinu na palec tloušťky), poté pomalu ochlazujte (obvykle v peci nebo na vzduchu).
• Důležitá poznámka: Pokud se provádí odbourávání stresu po kalení a popouštění musí být teplota uvolňující pnutí udržována pod původní teplotou popouštění (obvykle alespoň o 15 °C nebo 25 °F nižší), aby se předešlo negativnímu ovlivnění dříve stanovených mechanických vlastností.