Legovaná ocel 4140 | 42CRMO4 | SCM440

AOBO STEEL - Důvěryhodný globální dodavatel nástrojové oceli

Legovaná ocel 4140 je Všestranná chrom-molybdenová legovaná ocel s dobrou pevností, houževnatostí a kalitelností, díky čemuž je po vhodném tepelném zpracování vhodná pro středně náročné provozní podmínky. Je klasifikována s chromem a molybdenem jako hlavními legujícími prvky.

1. Aplikace

  • Strojní součásti: Hřídele (primární použití), Nápravy, Ozubená kola, Vřetena, Spojky, Klikové hřídele, Ojnice, Kryty ventilů, Tělesa upínačů, Kleštiny
  • Nástroje a upínací přípravky: Přípravky, Upínací přípravky, Držáky nástrojů, Vrtací límce, Šrouby, Svorníky, Díly dopravníků
  • Automobilový a letecký průmysl: Nápravy, klikové hřídele, řídicí čepy, vysoce pevné konstrukční díly
  • Ropný a plynárenský průmysl: Vrtací nástroje, Klouby nástrojů, Hřídele čerpadel
  • Povrchově kalené díly: Součásti vyžadující zvýšenou odolnost povrchu

2. Složení oceli 4140

uhlík (C)mangan (Mn)křemík (Si)Chrom (Cr)molybden (Mo)fosfor (P)síra (S)
0.38 – 0.430.75 – 1.000.15 – 0.350.80 – 1.100.15 – 0.25≤ 0,035≤ 0,040

[Odkaz: ASM International. (1991).] Příručka ASM, svazek 4: Tepelné zpracování (str. 496). ASM International.]

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální vlastnosti legované oceli 4140 za různých teplot

Teplota (°C)

Teplota (°F)

Tepelná vodivost (W/m·K)

Průměrná měrná tepelná kapacita (kJ/kg·K)

Průměrný koeficient lineární roztažnosti (x 10⁻⁶ K⁻¹)

Hustota (kg/m³)

Youngův modul pružnosti (x 10⁵ MPa)

20

68

46.71

472.91

11.28

7848.2

211.6

100

212

46.06

486.33

11.67

7820.7

203.1

200

392

45.59

499.21

12.32

7790.2

197.5

300

572

43.47

519.18

12.85

7757.4

193.7

400

752

40.7

543.45

13.37

7722.3

188.6

500

932

37.67

570.3

13.9

7684.7

180.2

600

1112

34.63

599.31

14.42

7644.5

167.0

4. Mechanické vlastnosti

Vlastnosti oceli 4140 lze výrazně upravit pomocí tepelné zpracováníKalení a popouštění může zlepšit mez kluzu, pevnost v tahu a vrubovou houževnatost kovu 4140.

4.1 Kalený a popouštěný kov 4140

Když je ocel 4140 kalena v oleji a poté popouštěna při různých teplotách, její mechanické vlastnosti se předvídatelně mění. To umožňuje přesnou kontrolu nad konečnými vlastnostmi oceli tak, aby splňovaly specifické provozní požadavky. Níže je uveden souhrn typických mechanických vlastností dosažených při různých teplotách popouštění:

Teplota temperování

4140 Pevnost v tahu (MPa)

4140 Mez kluzu (MPa)

Prodloužení (%)

Zmenšení plochy (%)

Tvrdost (HB)

205 °C (400 °F)

1965 – 1980

1740 – 1860

11

39 – 42

520 – 578

260 °C (500 °F)

1860

1650

11

44

534

315 °C (600 °F)

1720 – 1760

1570 – 1620

11.5 – 12

44 – 46

490 – 495

425 °C (800 °F)

1450 – 1500

1340 – 1365

14 – 15

48 – 50

429 – 440

540 °C (1000 °F)

1150 – 1240

1050 – 1160

17 – 17.5

53 – 55

341 – 360

595 °C (1100 °F)

1020

910

19

58

311

650 °C (1200 °F)

900 – 1020

790 – 860

20 – 21

60 – 61

277 – 290

705 °C (1300 °F)

810 – 860

690 – 740

23

63 – 65

235 – 250

4.2 Vliv velikosti průřezu (hmotnostní efekt) na vlastnosti materiálu 4140

Při specifikaci tepelného zpracování je důležité zvážit velikost průřezu nebo hmotnost ocelové součásti 4140, zejména při snaze o dosažení vysokých úrovní pevnosti. AISI 4140 není ocel určená k hlubokému kalení a za stejných podmínek tepelného zpracování nemusí větší průřezy dosáhnout stejné celkové tvrdosti nebo pevnosti jako menší průřezy.

Následující tabulka ilustruje vliv průměru tyče 4140 na mechanické vlastnosti oceli 4140 kalené v oleji z 845 °C (1550 °F) a popouštěné při 540 °C (1000 °F):

Vliv průměru tyče na mechanické vlastnosti oceli 4140 (popuštěné při 540 °C / 1000 °F)

Průměr tyče

Pevnost v tahu (MPa)

Mez kluzu (MPa)

Prodloužení (%)

Zmenšení plochy (%)

Tvrdost povrchu (HB)

25 mm (1 palec)

1140

985

15

50

335

50 mm (2 palce)

920

750

18

55

202

75 mm (3 palce)

860

655

19

55

293

4.3 Mechanické vlastnosti žíhané oceli 4140

Žíhání se také dělí na dva stupně: válcování za tepla a tažení za studena.

StavMez kluzuPevnost v tahuProdloužení
Válcované za tepla, žíhané454 MPa (65 ksi)620 MPa (90 ksi)~27%
Tažené za studena, žíhané620 MPa (90 ksi)703 MPa (102 ksi)~18%

4.4 Svařování oceli 4140

Ocel 4140 má vysokou prokalitelnost. Při svařování oceli 4140 se tepelně ovlivněná zóna (HAZ) a svarový kov mohou rychle ochladit, což vede k tvorbě tvrdého a křehkého martenzitu. Tento martenzit je náchylný k vodíkovému praskání, což může vést k vysokému vnitřnímu napětí a snížené tažnosti, což ztěžuje proces svařování. Doporučujeme svařovat v žíhaném stavu oceli 4140, kdykoli je to možné, a po svařování provést tepelné zpracování, aby se zmírnila rizika spojená s její vysokou prokalitelností. Odkaz: Jenney, CL, & O'Brien, A. (Eds.). (2000). Příručka svářečství, deváté vydání, 1. svazek: Věda a technologie svářečství (str. 141). Americká svářečská společnost.

legovaná ocel 4140

Máte zájem o legovanou ocel 4140?

Vyplňte prosím následující formulář a kontaktujte nás ještě dnes!

5. Tepelné zpracování

5.1 Normalizace

Normalizace je proces tepelného zpracování používaný ke zjemnění velikosti zrna, dosažení jednotné struktury a zlepšení obrobitelnosti pro dosažení požadované tvrdosti. 

Normalizační teplotní rozsah je 870–900 °C (1600–1650 °F)Udržujte při této teplotě alespoň 1 hodina nebo 15 až 20 minut na každých 25 mm (1 palec) maximální tloušťky řezuPo vychladnutí materiál na vzduchu ochladíme na pokojovou teplotu. Tvrdost 4140 po normalizaci je 150–200 HB.

5.2 Žíhání

Žíhání se používá především ke změkčení oceli a uvolnění pnutí, čímž se připravuje na následné zpracování, jako je obrábění.

Teplota žíhání je 830–870 °C (1525–1600 °F). Doba výdrže závisí na tloušťce profilu nebo zatížení pece. Na základě více než 20 let zkušeností společnosti Aobo Steel v oboru je doba výdrže: 1 hodina na každých 25 mm (1 palec) tloušťky profilu, s dodatečnými 0,5 hodinami na každých dalších 25 mm (1 palec) tloušťkyPo uplynutí doby čekání se materiál ochladí v peci rychlostí přibližně 15 °C/h (30 °F/h) až na 480 °C (900 °F) a poté chlazeno vzduchemTvrdost oceli 4140 po žíhání je 150–200 HB.

5.3 Kalení (kalení)

Kalení zahrnuje zahřívání oceli za vzniku austenit, po kterém následuje rychlé ochlazení za účelem přeměny na martenzit, čímž se zvýší tvrdost a pevnost oceli 4140. 

Austenitizační teplota se pohybuje od 860 až 885 °C (1550 až 1660 °F)Na základě našich zkušeností doporučujeme teplotu 855 °C (1575 °F)Nepoužívejte nadměrně vysoké teploty, protože to může vést k nadměrné velikosti zrn austenitu a křehkosti martenzitu. Doba namáčení je 5 minut na palec nejmenšího průřezu, nebo dokud není součást důkladně promočená. Kalícím médiem je olej.

5.4 Temperování

Popouštění musí být provedeno ihned, jakmile teplota oceli 4140 dosáhne 52–65 °C (125–150 °F).

Rozsah teplot popouštění je 200–700 °C (400–1300 °F)Teplota, kterou běžně používáme, je 175 °C (350 °F)Doba výdrže určuje tvrdost oceli 4140. Naše standardní doba výdrže je 2 hodiny na palec (25 mm) průřezuJe důležité vyhnout se podhodnocení.
Ocel 4140 obecně nevyžaduje sekundární popouštění, ale vícenásobné popouštěcí cykly mohou zjemnit strukturu zrna a zvýšit houževnatost. Teplota pro druhé popouštění by měla být o 14 °C (25 °F) níže než první teplota popouštění, aby se zachovala původní tvrdost materiálu 4140.
My ano NE doporučujeme temperování v teplotním rozsahu 230–370 °C (450–700 °F), protože tento teplotní rozsah může způsobit „modrou křehkost“. Mikrostruktura kalené a popouštěné oceli 4140 je typicky popouštěný martenzit.

5.5 Sféroidizace

Sferoidizace vytváří mikrostrukturu globulárních karbidů ve feritické matrici, což zlepšuje obrobitelnost. Teplota sferoidizace je 760–775 °C (1400–1425 °F)s dobou výdrže 4 až 12 hodin, následované pomalým ochlazováním.

Sferoidizace lze také dosáhnout prodlouženým udržováním těsně pod teplotou Ae1, střídavým ohřevem a chlazením mezi teplotami těsně nad Ac1 a těsně pod Ar1, nebo ohřevem těsně nad Ac1 a následným velmi pomalým chlazením nebo udržováním v peci. Pro úplnou sferoidizaci jsou austenitizační teploty mírně nad teplotou Ac1 nebo přibližně v polovině mezi Ac1 a Ac3.

6. Ekvivalent

  • Evropa (EN/DIN): 42CrMo4 nebo 1.7225
  • Japonsko (JIS): SCM440
  • Čína (VB/T): 42CrMo
  • Velká Británie (BS): EN19 (nebo 708M40/709M40)

FAQ

1. Je ocel 4140 nerezová?
Ne, ocel 4140 není klasifikována jako nerezová ocel.

2. K čemu se používá ocel 4140?
Ocel 4140 se používá pro širokou škálu mechanicky namáhaných součástí, zejména těch, které podléhají tepelnému zpracování nebo povrchovému kalení. Mezi její specifické použití patří:
Součásti strojeRůzné strojní součásti, stroje, tlakové nádoby a konstrukční aplikace.
Hřídele a nápravyKlikové hřídele, hnací hřídele, vačkové hřídele, šneky, železniční nápravy a strojírenské hřídele.
Strojní díly a nástrojeVřetena, ozubená kola, šrouby, válce, vložky válců, vačky, klikové hřídele, pera, hlavně pušek a koule kulových mlýnů.
Povrchově kalené součástiDíly vyžadující kalení povrchu plamenem, indukční kalení povrchu (např. nápravy, kritické díly vstřikování paliva) a tvrdé povrchy zubů v převodech.
Spojovací prvkyŠrouby, vruty a další spojovací prvky.
Opotřebitelné dílySoučásti vyžadující vysokou pevnost jádra a dobrou houževnatost, vykazující dobrou odolnost proti opotřebení.
Automobilové a průmyslové aplikaceKlikové hřídele pro automobily, pístní tyče pro motory, součásti pro papírenský průmysl a součásti pecí pracující pod 400 °C.

3. Je 4140 uhlíková nebo legovaná ocel?
Ocel 4140 je výslovně klasifikována jako legovaná ocel díky svému specifickému chemickému složení, včetně chromu a molybdenu, které se přidávají k dosažení požadovaných vlastností nad rámec vlastností obyčejných uhlíkových ocelí.

4. Jaký je čínský ekvivalent oceli 4140?
Čínský ekvivalent oceli AISI/SAE 4140 je 42CrMo

5. Je 4140 kovaná ocel?
Ano, 4140 je skutečně ocel, která se běžně kuje a lze ji nalézt v kovaných formách.

6. Je ocel 4140 vhodná na nože? 
Doporučená ocel pro nože je martenzitická nerezová ocel nebo speciální nástrojová ocel s vysokým obsahem uhlíku. 4140 není vhodná.

7. Ohne se ocel 4140?
Ano, ocel 4140 se může ohýbat a její tepelné zpracování a mechanické vlastnosti ovlivňují její schopnost tak činit.

8. Může 4140 rezavět?
Ano, ocel 4140 může rezavět. Protože 4140 je železná slitina (na bázi železa), je náchylná ke korozi, zejména v přítomnosti vlhkosti a kyslíku, a obvykle vyžaduje ochranná opatření pro dlouhodobé venkovní použití.

9. Je 4140 nízkolegovaná ocel?
Ano, 4140 je kategorizována jako nízkolegovaná ocel.

 

Odhalte vynikající výkon s prémiovou legovanou ocelí 4140

Jako váš důvěryhodný partner využívá Aobo Steel více než 20 let zkušeností s kováním dodat vysoce kvalitní legovanou ocel 4140, precizně vyrobenou dle vašich specifikací. Zajistit pevnost, odolnost a spolehlivost, kterou vaše kritické aplikace vyžadují.

Jste připraveni vylepšit svůj projekt? Vyplňte níže uvedený formulář a získejte personalizovanou cenovou nabídku nebo odbornou konzultaci od našich specialistů.

Naše produkty
cs_CZČeština