Legovaná ocel AISI 4130 je všestranná středně uhlíková nízkolegovaná ocel. Řadí se také do kategorie ultravysokopevnostních ocelí, což znamená, že je určena pro konstrukční aplikace, které vyžadují velmi vysoké zatížení a často vysoký poměr pevnosti k hmotnosti spolu s dobrou tažností a houževnatostí. Její označení v systému Unified Numbering System (UNS) je G41300. V Německu odpovídá normě DIN 34CrMo4 a v Japonsku je známá jako JIS SCM430.
1. Aplikace
- Automobilový průmysl: například nápravy
- Letecké a raketové konstrukce: konstrukční komponenty letadel a raket
- Svařované konstrukce
- Materiál obrobku
- Formy produktů: Zahrnují bezešvé a svařované trubky, tyče, výkovky, plechy, kroužky, sochory a svařovací drát
2. Složení oceli 41301
| uhlík (C) | mangan (Mn) | křemík (Si) | Chrom (Cr) | molybden (Mo) | fosfor (P) | síra (S) | měď (Cu) |
| 0.28-0.33 | 0.40-0.60 | 0.20-0.35 | 0.80-1.10 | 0.15-0.25 | ≤0,035 | ≤0,040 | ≤0,35 |
3. Vlastnosti oceli 4130
3.1 Mechanické vlastnosti
Mechanické vlastnosti oceli AISI 4130 se výrazně liší v závislosti na tepelném zpracování. a tloušťka průřezu.
3.1.1 Kalení a popouštění ve vodě
| Teplota temperování | Pevnost v tahu | Mez kluzu | Prodloužení v 50 mm (2 palce), % | Zmenšení plochy, % | Tvrdost, HB | Energie dopadu Izod | ||||
| °C | °F | MPa | ksi | MPa | ksi | J | ft-lb | |||
| 205 | 400 | 1765 | 256 | 1520 | 220 | 10 | 33 | 475 | 18 | 13 |
| 260 | 500 | 1670 | 242 | 1430 | 208 | 11.5 | 37 | 455 | 14 | 10 |
| 315 | 600 | 1570 | 228 | 1340 | 195 | 13 | 41 | 425 | 14 | 10 |
| 370 | 700 | 1475 | 214 | 1250 | 182 | 15 | 45 | 400 | 20 | 15 |
| 425 | 800 | 1380 | 200 | 1170 | 170 | 16.5 | 49 | 375 | 34 | 25 |
| 540 | 1000 | 1170 | 170 | 1000 | 145 | 20 | 56 | 325 | 81 | 60 |
| 650 | 1200 | 965 | 140 | 830 | 120 | 22 | 63 | 270 | 135 | 100 |
3.1.2 Kalení a popouštění v oleji
| Teplota temperování | Pevnost v tahu | Mez kluzu | Prodloužení v 50 mm (2 palce), % | Zmenšení plochy, % | Tvrdost, HB | Energie dopadu Izod | ||||
| °C | °F | MPa | ksi | MPa | ksi | J | ft-lb | |||
| 205 | 400 | 1550 | 225 | 1340 | 195 | 11 | 38 | 450 | — | — |
| 260 | 500 | 1500 | 218 | 1275 | 185 | 11.5 | 40 | 440 | — | — |
| 315 | 600 | 1420 | 206 | 1210 | 175 | 12.5 | 43 | 418 | — | — |
| 370 | 700 | 1320 | 192 | 1120 | 162 | 14.5 | 48 | 385 | — | — |
3.1.3 Vliv hmotnosti na typické vlastnosti tepelně zpracované legované oceli 4130
| Velikost baru | Pevnost v tahu | Mez kluzu | Prodloužení v 50 mm (2 palce), % | Zmenšení plochy, % | Tvrdost povrchu, HB |
| mm | MPa | ksi | MPa | ksi | % |
| 25 | 1040 | 151 | 880 | 128 | 18 |
| 50 | 740 | 107 | 570 | 83 | 20 |
| 75 | 710 | 103 | 540 | 78 | 22 |
3.2 Fyzikální vlastnosti2
- Tepelná vodivostPři 200 °C je tepelná vodivost kalené a popouštěné oceli 4130 12,2 W/m·K.
- Koeficient tepelné roztažnostiPro kalený a popouštěný ocel 4130 je koeficient tepelné roztažnosti 14,6 x 10^-6/°C v rozsahu 20–100 °C a 20–600 °C.
Hledáte ocel 4130? Vyplňte prosím následující formulář a kontaktujte nás ještě dnes.
4. Tepelné zpracování
Tepelné zpracování oceli 4130 zahrnuje normalizaci, žíhání, kalení, popouštění a odlehčení pnutí.
4.1 Normalizace
Účelem normalizace je zjemnění velikosti zrna a dosažení úplného řešení původní struktury, což vede k tvorbě austenitu.
Doporučujeme, aby normalizační teplota byla 870–925 °C (1600–1700 °F), s dobou namáčení alespoň 1 hodinu nebo 15 až 20 minut na každých 25 mm (1 palec) maximální tloušťky průřezu, následovanou ochlazením vzduchem.
4.2 Žíhání
Žíhání se používá ke změkčení oceli AISI 4130, čímž se zvyšuje její zpracovatelnost a obrobitelnost.
Teplotní rozsah žíhání je 830 až 870 °C (1525 až 1600 °F), přičemž doba výdrže se mění v závislosti na tloušťce profilu nebo zatížení pece. Poté se ochlazuje rychlostí 15 °C/h (30 °F/h) na 480 °C (900 °F) a nakonec se ochlazuje vzduchem.
4.3 Kalení
Cílem je transformovat mikrostrukturu oceli 4130 na martenzit nebo bainit, což zajišťuje vysokou tvrdost a houževnatost.
Kalícím médiem je voda nebo olej. Teplota kalení se pohybuje od 860 do 885 °C (1575 až 1625 °F) pro kalení v oleji a od 845 až 870 °C (1550 až 1600 °F) pro kalení vodou.
Protože materiál 4130 má nízkou prokalitelnost, je nutné při snaze o dosažení vysoké tvrdosti nebo pevnosti pečlivě zvážit tloušťku jeho průřezu. Ve srovnání s ocel 4140, Díky vyššímu obsahu uhlíku a tedy větší prokalitelnosti je materiál 4130 méně náchylný k praskání a deformaci během kalení.
4.4 Popouštění
Popouštění se provádí po kalení, aby se snížilo vnitřní napětí, zvýšila tažnost a houževnatost a dosáhlo se požadované úrovně tvrdosti.
Rozsah teplot popouštění pro ocel 4130 je široký, od 200 až 700 °C (400 až 1300 °F). Konkrétní zvolená teplota bude záviset na požadovaných konečných vlastnostech. Popouštění by mělo proběhnout, jakmile díly 4130 po kalení dosáhnou teploty 52 až 65 °C (125 až 150 °F).
Popouštění významně ovlivňuje mechanické vlastnosti oceli AISI 4130 při pokojové teplotě, včetně pevnosti v tahu, meze kluzu a Izodovy rázové energie.
4.5 Odbourávání stresu
Tepelné zpracování pro odlehčení pnutí se používá k odstranění pnutí vznikajících v materiálu 4130 během zpracování, jako je rovnání, tváření nebo obrábění.
Doporučujeme teplotní rozsah 650 až 675 °C (1200 až 1250 °F). U kalené oceli 4130 by teplota pro uvolnění pnutí neměla překročit dříve použité teploty popouštění.
5. Ekvivalentní známky
- ASTM: A322, A29/A29M
- SAE: J404
- JIS (Japonsko): SCM 425, SCM 430
- Německo: DIN 34CrMo4
- Mezinárodní ASM. (1991). Příručka ASM, svazek 4: Tepelné zpracování (str. 496). ASM International. ↩︎
- Mezinárodní ASM. (1991). Příručka ASM, svazek 4: Tepelné zpracování (str. 500–501). ASM International. ↩︎
FAQ
Ne, ocel 4130 není klasifikována jako vysoce uhlíková ocel; je to středně uhlíková nízkolegovaná ocel.
Ano. Ocel 4130 sice obsahuje chrom, ale není v dostatečném množství k zajištění odolnosti proti korozi, jakou má nerezová ocel. Proto je náchylná ke korozi. Molybden zlepšuje její odolnost vůči lokální korozi, jako je například bodová koroze.
Legovaná ocel 4130 je pevný materiál, zařazený do skupiny “ultrapevnostních ocelí” jako nízkolegovaná ocel se středním obsahem uhlíku. Její pevnost se může výrazně lišit v závislosti na stavu, jako je tepelné zpracování (žíhání, normalizace, kalení a popouštění), zpracování (tažení, odlévání) a dokonce i velikost průřezu.
Ocel 4130 je obrobitelná, ale snadnost nebo obtížnost jejího obrábění významně závisí na jejím tepelném zpracování a výsledné tvrdosti.
Ocel 4130 se může ohýbat, zejména pokud byla žíhána nebo vhodně popouštěna, aby se zvýšila její tažnost a snížila mez kluzu.
Ano, ocel 4130 má dobrou svařitelnost díky nižšímu obsahu uhlíku, což snižuje riziko zpevnění svarů a praskání. Lze použít standardní procesy, jako je GTAW (TIG) nebo SMAW. Mezi osvědčené postupy patří předehřev u profilů silnějších než 0,12 palce (na přibližně 300 °F/150 °C), použití vhodného přídavného materiálu, jako je ER70S-2, vyhýbání se nadměrnému teplu a mírné ochlazování. Pro kritické aplikace může být nutné tepelné zpracování po svařování, aby se zmírnilo zbytkové napětí a zlepšila houževnatost svarů.
Ocel 4130 je typ nízkolegované oceli, běžně známé jako chrommolybdenová (chrommolybdenová) ocel. Je oblíbená v různých průmyslových odvětvích pro svou pevnost, relativně nízkou hmotnost a dobrou svařitelnost.
V čtyřmístném klasifikačním systému SAE-AISI první číslice (4) označuje, že ocel patří do třídy molybdenové legované oceli. Druhá číslice (1) určuje přibližnou hmotnostní koncentraci chromu a molybdenu 1%. Poslední dvě číslice (30) představují obsah uhlíku, který je 0,30%.
“Chromolibden” je neformální termín pro rodinu ocelí SAE 41xx. Tyto oceli, včetně 4130, jsou legovány chromem a molybdenem, což jim dává vynikající poměr pevnosti k hmotnosti a činí je podstatně pevnějšími a tvrdšími než standardní ocel 1020.
Hlavními legujícími prvky jsou chrom (Cr) a molybden (Mo). Uhlík (C) zvyšuje pevnost a tvrdost. Chrom zlepšuje kalitelnost, odolnost proti korozi a opotřebení. Molybden zvyšuje pevnost za vysokých teplot, odolnost proti tečení a houževnatost a zjemňuje strukturu zrna.
Ocel 4130 se skládá převážně z uhlíku (C) (0,28% – 0,33%), chromu (Cr) (0,8% – 1,1%) a molybdenu (Mo) (0,15% – 0,25%). Obsahuje také mangan (0,40% – 0,60%) a křemík (0,15% – 0,35%).
Ocel 4130 má pevnost v tahu v rozmezí od 560 MPa (81 000 psi) do 725 MPa (105 000 psi) a mez kluzu přibližně 460 MPa (67 000 psi) v závislosti na tepelném zpracování. Nabízí dobrou rázovou houževnatost a vykazuje vysokou tažnost (prodloužení do přetržení mezi 21,50% a 25,5%). Její tvrdost dle Rockwella B je typicky 92-95.
Hustota oceli 4130 je 7,85 g/cm³ (0,284 lb/in³).
Ano, chrommolybdenová ocel 4130 má velmi vysokou odolnost proti tečení a únavě. Tato vlastnost je klíčová pro aplikace zahrnující opakované namáhání nebo cyklické zatížení.
Ocel 4130 je považována za obrobitelnější než oceli s vyšším obsahem uhlíku, jako je 4140, a to především díky nižšímu obsahu uhlíku. Klade menší odpor vůči řezným nástrojům, což má za následek čistší řezy, delší životnost nástrojů a menší tvorbu třísek. Její průměrná obrobitelnost v žíhaném stavu je kolem 70%.
Popouštění je zásadní, protože ocel 4130 je v kaleném stavu velmi křehká kvůli své vysoké tvrdosti a vnitřnímu pnutí. Popouštění (opětovné ohřátí na nižší teplotu) toto pnutí zmírňuje, snižuje křehkost a zlepšuje houževnatost a tažnost, přičemž si zachovává část zvýšené tvrdosti po kalení.
Ano, chrommolybdenová ocel 4130 může podléhat procesům zpevňování. Mechanické procesy, jako je tváření za studena, mohou dále zvýšit její tvrdost, pevnost v tahu a mez kluzu.
Ocel 4130 se hojně používá v aplikacích vyžadujících rovnováhu mezi pevností, houževnatostí a svařitelností. Mezi běžné použití patří:
Letectví a kosmonautika: Komponenty trupu letadel, podvozky, úchyty motorů.
Automobilový průmysl/Motorový sport: Ochranné rámy v závodních vozech, komponenty zavěšení kol, díly hnacího ústrojí, podvozky.
Rámy jízdních kol: Špičkové horské kolo a zakázkové rámy.
Ropa a plyn: Vrtné límce a komponenty pro ústí vrtů.
Střelné zbraně: Objímky hlavně a součásti závěru.
Průmyslové stroje: Ložiska, ozubená kola, hřídele, nápravy a některé nástroje.
Hlavní rozdíl je v obsahu uhlíku: ocel 4130 má obsah uhlíku 0,28% až 0,33%, zatímco ocel 4140 má obsah uhlíku 0,38% až 0,43%. Díky tomuto vyššímu obsahu uhlíku je ocel 4140 pevnější a tvrdší (vyšší mez kluzu a pevnost v tahu), ale ocel 4130 nabízí lepší rovnováhu mezi pevností a houževnatostí s mírně lepší rázovou houževnatostí. ocel 4130 je také lépe obrobitelná a má lepší svařitelnost než ocel 4140. 4130 je obecně o něco levnější. Pro více informací si prosím přečtěte Ocel 4130 vs. 4140.
Ne, ocel 4130 je legovaná ocel, konkrétně nízkolegovaná ocel. Měkká ocel (např. uhlíková ocel 1018) je obecně slabší a méně odolná, postrádá specializované legující prvky, které oceli 4130 dodávají její vylepšené vlastnosti, jako je vyšší pevnost v tahu, houževnatost a odolnost proti únavě.
Ocel 4130 je známá svým vynikajícím poměrem pevnosti k hmotnosti. Zatímco hliník má obvykle vyšší poměr tuhosti k hmotnosti, ocel (včetně 4130) má vyšší poměr pevnosti k hmotnosti. Mez kluzu oceli 4130 (435 MPa) výrazně převyšuje mez kluzu většiny hliníkových slitin.
Nerezové oceli (např. 304) nabízejí díky vyššímu obsahu chromu vynikající odolnost proti korozi. Nerezové oceli však bývají hustší a obecně nedosahují výjimečného poměru pevnosti k hmotnosti oceli 4130. I když je ocel 4130 svařitelná, nerezová ocel může vyžadovat přesnější regulaci teploty během svařování, aby si zachovala své vlastnosti.
Po kalení může ocel 4130 dosáhnout své maximální tvrdosti, potenciálně v rozmezí od 20 HRC do 50 HRC (Rockwellova stupnice C), v závislosti na specifických parametrech tepelného zpracování a teplotě popouštění. Pro praktické aplikace, kde je požadována také houževnatost, je běžnější rozsah tvrdosti po správném popouštění 38 HRC až 42 HRC. V žíhaném stavu má tvrdost kolem 155 HB (tvrdost dle Brinella) a po normalizaci se pohybuje od 165 do 220 HB.
Získejte konkurenceschopnou cenovou nabídku na legovanou ocel 4130
S více než 20 lety zkušeností v oblasti kování je Aobo Steel vaším důvěryhodným partnerem pro vysoce výkonnou legovanou ocel 4130. Nabízíme nejen materiály, ale i řešení. Využijte naše hluboké znalosti oboru a spolehlivý dodavatelský řetězec pro úspěch vašeho projektu.
✉ Kontaktujte nás vyplněním níže uvedeného formuláře