Ocel 42CrMo4 Technický Přehled

Ocel 42CrMo4 Technický přehled: Jako široce používaná legovaná konstrukční ocel je 42CrMo4 (známá také podle normy EN 1.7225) ceněna pro svou pevnost, houževnatost a prokalitelnost. S našimi více než 20letými zkušenostmi s kováním chápeme v Aobo Steel zásadní roli, kterou tento materiál hraje v náročných strojírenských aplikacích. Zde je přímý pohled na jeho technický profil.

1. Ocel 42CrMo4 Chemické složení

Výkon 42CrMo4 začíná jeho specifickým chemickým složením. Zatímco mezi standardy existují nepatrné rozdíly, typické složení obecně spadá do těchto rozsahů:

• Uhlík (C): 38% – 0,45% (některé standardy mohou specifikovat 0,38% – 0,42%)
• Křemík (Si):≤ 0,40% (často uváděno jako 0,10%-0,40%)
• Mangan (Mn): 60% – 0,90% (někdy 0,50% – 0,80%)
• Chrom (Cr): 90% – 1.20%
• Molybden (Mo): 15% – 0,30% (normy ASTM často uvádějí 0,15% – 0,25%)
• Fosfor (P):≤ 0,035% (některé přísnější specifikace vyžadují ≤ 0,025%)
• Síra (S):≤ 0,035% (některé přísnější specifikace vyžadují ≤ 0,025%)

Poznámka: Varianta 42CrMoS4 obsahuje kontrolovaný přídavek síry (typicky 0,020% – 0,040%) speciálně pro zlepšení obrobitelnosti. Vždy potvrďte přesnou specifikaci požadovanou pro vaši aplikaci.

2. Ocel 42CrMo4 Ekvivalentní standardy

42CrMo4 je mezinárodně uznáván pod různými označeními. Pochopení těchto ekvivalentů je zásadní pro získávání a specifikaci:

• EN: 42CrMo4 (č. materiálu: 1.7225)
• ISO: 42CrMo4
• ASTM/AISI (USA): Běžně ve srovnání s 4140 (G41400) a 4142 (G41420)
• JIS (Japonsko): SCM440 / SCM445
• GOST (Rusko): 38XM
• DIN (Německo): 42CrMo4
• BS (UK):  42CrMo4 / 708M40
• NF (Francie): 42CrMo4
• GB/T (Čína): 42CrMo (A30422) / 42CrMoH (A30425)

Aobo Steel může dodat 42CrMo4 podle vašeho požadovaného standardu.

3. Tepelné zpracování z oceli 42CrMo4

Pochopení možností tepelného zpracování legované oceli 42CrMo4 je nezbytné pro dosažení požadovaných mechanických vlastností pro konkrétní aplikace. Aobo Steel má s tímto materiálem rozsáhlé zkušenosti a tento průvodce nastiňuje běžné procesy tepelného zpracování.

3.1 Podmínky počáteční dodávky

Ocel 42CrMo4 je typicky dodávána ve specifických podmínkách, které ovlivňují následné zpracování. Pochopení těchto věcí je prvním krokem.

3.1.1 Žíhaný stav

Tepelné zpracování se typicky provádí mezi 830-850 °C, po kterém následuje pomalé chlazení pece. Doba výdrže závisí na tloušťce profilu (např. 3-4 hodiny u standardních profilů). Výsledkem tohoto procesu je měkčí mikrostruktura (maximální tvrdost ≤217 HBW), ideální pro obrobitelnost před dalšími úpravami.

3.1.2 Normalizovaný stav

Normalizace zahrnuje zahřívání na 870-880 °C po dobu 1-2 hodin, po kterém následuje chlazení vzduchem. Tím se zjemní struktura zrna a vytvoří se jednotný základ pro další tepelné zpracování. Tvrdost je typicky ≤255 HBW. Příležitostně následuje po normalizaci popouštění na nebo nad 480 °C (900 °F), aby se v případě potřeby snížila mez kluzu.

3.2 Kalení a temperování (Quenching & Tempering – Q&T)

Pro aplikace vyžadující vyšší pevnost a tvrdost je standardní proces používaný pro 42CrMo4 kalení a temperování (Q&T).

3.2.1 Kalení (kalení)

Tento krok zahrnuje zahřátí 42CrMo4 na jeho austenitizační teplotu, obecně 850-880 °C. Adekvátní doba máčení při této teplotě je rozhodující pro homogenní austenitickou strukturu. Následně rychlým ochlazením (kalením) se austenit přemění na tvrdý martenzit.

U 42CrMo4 je standardní kalení olejem, které vyrovnává rychlost chlazení s minimálním rizikem zkreslení, zejména u malých a středních sekcí. U silnějších profilů lze použít kalení vodou, aby se dosáhlo průchozího vytvrzení, ale zvyšuje se riziko praskání v důsledku většího tepelného šoku. Podobné druhy jako 4140 jsou také typicky kalené olejem po austenitizaci (845-925 °C / 1550-1700 °F).

3.2.2 Temperování

As-kalený martenzit je tvrdý, ale obecně příliš křehký pro technické použití. Pro zlepšení houževnatosti je nezbytné temperování. To zahrnuje opětovné zahřátí kalené oceli na specifickou teplotu pod Ac1 (typicky 450-650 °C), udržování po nastavenou dobu (např. 2 hodiny) a následné ochlazení (často na vzduchu nebo v oleji).

Zvolená teplota temperování přímo řídí konečnou rovnováhu mechanických vlastností:

• Nízké teploty (např. 450 °C): Tyto teploty maximalizují tvrdost a pevnost, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace s vysokou odolností proti opotřebení.
• Meziteploty (např. 500-600 °C): Nabízí vyváženou kombinaci vysoké pevnosti a dobré houževnatosti, která je běžná pro součásti, jako jsou ozubená kola a hřídele. Popouštěním při 580 °C po kalení olejem z 850 °C lze dosáhnout pevnosti v tahu ≥1100 MPa a meze kluzu ≥950 MPa.
• Vysoké teploty (např. 650 °C): Poskytuje nižší pevnost a tvrdost, ale výrazně zvyšuje tažnost a rázovou houževnatost.

Poznámka: Popouštění v rozsahu 230-370°C (450-700°F) by se u 42CrMo4, podobně jako u oceli 4140, mělo obecně vyhnout, kvůli riziku „modré křehkosti“, která může snížit houževnatost.

3.3 Techniky povrchového kalení

Specifické aplikace mohou těžit z povrchového kalení pro zlepšení odolnosti proti opotřebení při zachování houževnatosti jádra.

3.2.3 Indukční kalení

Tento proces rychle zahřeje povrchovou vrstvu pomocí elektromagnetického pole na austenitizační teplotu s následným okamžitým zchlazením (často v emulzi). Nízkoteplotní temperování (např. 150-180°C) může následovat, aby se uvolnilo napětí bez výrazného snížení tvrdosti povrchu (potenciálně ≥56 HRC). Úspěšným indukčním kalením 42CrMo4 lze dosáhnout povrchové tvrdosti kolem 670 Hv.

3.2.4 Nitridace a boronizace

Pro dosažení vynikající tvrdosti povrchu a odolnosti proti opotřebení lze po primární úpravě Q&T použít procesy jako nitridace nebo borování. Tyto termochemické úpravy upravují složení povrchu a vytvářejí extrémně tvrdé vrstvy.

4. Mechanické vlastnosti oceli 42CrMo4 (kalený a temperovaný stav)

V kaleném a temperovaném stavu (Q+T) poskytuje 42CrMo4 vynikající mechanický výkon. Typické hodnoty po kalení oleje (850 °C) a popouštění (580 °C) mohou zahrnovat:

• Pevnost v tahu (Rm): ≥ 1100 MPa
• Mez kluzu (ReL): ≥ 950 MPa
• Prodloužení (A): ≥ 12%
• Rázová houževnatost (KV/KU nebo aK): Hodnoty závisí na zkušební metodě, ale charakteristická je dobrá houževnatost (např. ≥ 80 J/cm²).

Pamatujte, že konečné vlastnosti přímo závisí na konkrétních použitých parametrech tepelného zpracování.

5. Běžné aplikace

Díky kombinaci pevnosti, houževnatosti a odolnosti proti opotřebení je 42CrMo4 vhodný pro širokou škálu náročných součástí:

• Stavba strojů: Vysoce namáhané díly jako ozubená kola, hřídele, nápravy, ojnice, klikové hřídele a vysokopevnostní šrouby.
• Nástroje: Velké a středně velké plastové formy, rámy forem, kovací zápustky (podle požadavků aplikace), zápustky pro tváření za studena.
• Ostatní: Velkoobjemové plynové lahve a součásti vyžadující vysokou únavovou pevnost.