Baja paduan 4140 | 42CRMO4 | SCM440

AOBO STEEL - Pemasok Baja Perkakas Global Terpercaya

Baja paduan 4140 adalah baja paduan Cr-Mo serbaguna yang menawarkan kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan pengerasan yang baik, sehingga cocok untuk kondisi penggunaan yang cukup berat setelah perlakuan panas yang tepat. Baja ini diklasifikasikan dengan Kromium dan Molibdenum sebagai elemen paduan utamanya.

1. Komposisi kimia baja paduan 4140

Karbon (C): Berkisar dari 0,38% hingga 0,43%. Kandungan karbon yang lebih tinggi dibandingkan baja 4130 memberikan kontribusi pada kemampuan pengerasan dan kekuatannya yang lebih baik.
Mangan (Mn): Biasanya dalam kisaran 0,75% hingga 1,00%.
Silikon (Si): Biasanya antara 0,15% dan 0,35%.
Kromium (Cr): Kisarannya dari 0,80% hingga 1,10%. Beberapa standar mungkin menunjukkan kisaran 0,90% hingga 1,20%.
Molibdenum (Mo): Umumnya 0,15% hingga 0,25%. Standar lain mungkin mencantumkan 0,15% hingga 0,30%. Molibdenum membantu menghasilkan struktur mikro halus yang diinginkan setelah pengerjaan panas dan perlakuan panas.
Fosfor (P): Maksimum 0,035%.
Belerang (S): Maksimum 0,040%. Beberapa standar tertentu mungkin mencantumkan maksimum 0,035%.

2. Sifat Fisik

Sifat Fisik Baja Paduan 4140 (42CrMo4) vs. Suhu

Suhu (°C)	Suhu (°F)	Konduktivitas Termal (W/m·K)	Kapasitas Panas Spesifik Rata-rata (kJ/kg·K)	Koefisien Rata-rata Ekspansi Linier (x 10⁻⁶ K⁻¹)	Kepadatan (kg/m³)	Modulus Young (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

3. Sifat Mekanik

Sifat mekanik baja paduan 4140 dapat disesuaikan secara signifikan melalui perawatan panasProses yang paling umum, pendinginan dan tempering, digunakan secara luas untuk komponen mesin, bejana tekan, dan aplikasi struktural untuk meningkatkan kekuatan luluh, kekuatan tarik, dan ketangguhan takik di luar apa yang dapat dicapai dalam keadaan seperti yang digulung, dianil, atau dinormalisasi.

3.1 Baja 4140 yang Dipadamkan dan Ditempa

Bila baja 4140 didinginkan dengan minyak dan kemudian ditempa pada berbagai suhu, sifat mekanisnya berubah secara pasti. Hal ini memungkinkan kontrol yang tepat atas karakteristik akhir baja untuk memenuhi tuntutan operasional tertentu. Berikut ini adalah ringkasan sifat mekanis umum yang dicapai pada berbagai suhu tempering:

Tabel 1: Sifat Mekanik Khas Baja Paduan 4140 yang Didinginkan dan Ditempa dengan Oli

Temperatur ...	Kekuatan Tarik (MPa)	Kekuatan Luluh (MPa)	Pemanjangan (%)	Pengurangan Luas Wilayah (%)	Kekerasan (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

Catatan: Nilai dapat bervariasi berdasarkan praktik penggilingan tertentu dan sedikit perbedaan komposisi. HB menunjukkan Kekerasan Brinell.

3.2 Pengaruh Ukuran Penampang (Efek Massa) terhadap Sifat Baja 4140

Penting untuk mempertimbangkan ukuran penampang, atau massa, komponen baja 4140 selama spesifikasi perlakuan panas, terutama saat menginginkan tingkat kekuatan yang tinggi. AISI 4140 bukanlah baja dengan pengerasan yang dalam, yang berarti penampang yang lebih besar mungkin tidak mencapai kekerasan atau kekuatan yang sama dengan penampang yang lebih kecil saat mengalami perlakuan panas yang sama.

Tabel berikut ini menggambarkan pengaruh diameter batang terhadap sifat mekanis baja 4140 yang didinginkan dengan oli pada suhu 845 °C (1550 °F) dan ditempa pada suhu 540 °C (1000 °F):

Tabel 2: Pengaruh Diameter Batang terhadap Sifat Mekanik Baja 4140 (Ditempa pada Suhu 540 °C / 1000 °F)

Diameter Batang	Kekuatan Tarik (MPa)	Kekuatan Luluh (MPa)	Pemanjangan (%)	Pengurangan Luas Wilayah (%)	Kekerasan Permukaan (HB)
25 mm (1 inci)	1140	985	15	50	335
50 mm (2 inci)	920	750	18	55	202
75 mm (3 inci)	860	655	19	55	293

Memahami efek massa ini sangat penting untuk merancang komponen yang akan bekerja dengan andal.

3.3 Sifat Mekanik Baja 4140 dalam Kondisi Lain

Selain pendinginan dan temper, baja paduan 4140 dapat dipasok atau diproses dalam kondisi lain:

3.3.1 Baja Anil 4140

Anil, yang melibatkan pemanasan baja hingga suhu antara 830 °C dan 870 °C (1525 °F hingga 1600 °F) diikuti dengan pendinginan tungku yang lambat, menghasilkan material yang lebih lunak dan lebih lentur. Kondisi ini sering kali lebih disukai untuk operasi pemesinan berikutnya.

Digulung Panas, Dianil 4140: Biasanya menunjukkan kekuatan luluh sekitar 434 MPa (63 ksi) dan kekuatan tarik 620 MPa (90 ksi), dengan perpanjangan sekitar 27%.
Ditarik Dingin, Dianil 4140: Umumnya menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi, dengan kekuatan luluh tipikal 620 MPa (90 ksi) dan kekuatan tarik 703 MPa (102 ksi), dan perpanjangan sekitar 18%.

3.3.2 Baja 4140 yang dinormalisasi

Proses normalisasi melibatkan pemanasan baja 4140 hingga suhu antara 845 °C dan 925 °C (1550 °F hingga 1700 °F) yang diikuti dengan pendinginan udara. Proses ini menyempurnakan struktur butiran dan meningkatkan keseragaman. Misalnya, penempaan kap katup yang terbuat dari baja 4140, jika dinormalisasi pada suhu 870 °C (1600 °F) dan kemudian ditempa, dapat mencapai kekerasan dalam kisaran 220 hingga 240 HB.

3.4 Kekerasan Baja Paduan 4140

Fitur utama baja paduan 4140 adalah kemampuan pengerasannya yang baik, yang mengacu pada kapasitasnya untuk dikeraskan melalui perlakuan panas. Ini adalah ukuran kedalaman pengerasan baja saat didinginkan. Untuk aplikasi khusus, mutu baja 4140H menawarkan karakteristik kemampuan pengerasan yang terjamin, yang sering diverifikasi menggunakan uji pendinginan akhir Jominy, dengan persyaratan seperti kekerasan minimum 49 HRC pada jarak Jominy tertentu.

4. Perlakuan Panas

Mencapai kinerja puncak dari aplikasi baja paduan 4140 bergantung pada perlakuan panas yang tepat dan tepat. Sebagai baja paduan kromium-molibdenum yang serbaguna, 4140 menawarkan kombinasi kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus yang sangat baik jika diproses dengan benar.

4.1 Proses Perlakuan Panas untuk Baja Paduan 4140

Beberapa perlakuan panas standar dapat diterapkan pada baja paduan 4140 untuk memperoleh berbagai macam sifat mekanis. Pemilihan proses yang tepat sangat penting untuk aplikasi penggunaan akhir.

4.1.1 Normalisasi Baja 4140

Normalisasi sering digunakan sebagai perawatan pengkondisian sebelum perlakuan panas akhir atau untuk memperbaiki struktur butiran komponen yang telah mengalami pendinginan tidak seragam akibat suhu tinggi. Proses ini meningkatkan homogenitas dan sifat mekanis baja 4140.

Suhu Pemanasan: 845°C hingga 925°C (1550°F hingga 1700°F). Kisaran suhu spesifik yang umum adalah 870°C hingga 900°C (1600°F hingga 1650°F).
Waktu Penahanan: Minimal 1 jam, atau 15-20 menit per 25 mm (1 inci) ketebalan bagian maksimum.
Pendinginan: Udara dingin.

4.1.2 Anil Baja 4140

Anil terutama digunakan untuk melunakkan baja paduan 4140, meningkatkan kemampuan mesinnya, dan menghilangkan tekanan internal. Perlakuan ini menghasilkan material yang lebih lentur.

Suhu Pemanasan: Umumnya 830°C hingga 870°C (1525°F hingga 1600°F). Kisaran alternatif untuk mencapai kekerasan maksimum 197 HB adalah 790°C hingga 845°C (1450°F hingga 1550°F).
Waktu Tahan: Tergantung pada ketebalan bagian atau beban tungku.
Pendinginan: Tungku mendingin pada laju terkendali sekitar 15°C/jam (30°F/jam) hingga 480°C (900°F), diikuti dengan pendinginan udara.
Kekerasan yang Diharapkan: Sekitar 150-200 HB dalam kondisi anil.

4.1.3 Spheroidizing Baja 4140 untuk Peningkatan Kemampuan Mesin

Spheroidizing menciptakan struktur mikro karbida globular dalam matriks feritik, yang optimal untuk kemampuan mesin baja 4140.

Suhu Pemanasan: 760°C hingga 775°C (1400°F hingga 1425°F).
Waktu Penahanan: 4 hingga 12 jam.
Pendinginan: Pendinginan lambat. Catatan: Spheroidisasi penuh mungkin melibatkan austenisasi pada suhu sedikit di atas Ac1 atau di tengah-tengah antara Ac1 dan Ac3, diikuti oleh pendinginan atau penahanan yang sangat lambat.

4.1.4 Pengerasan Baja Paduan 4140: Pendinginan dan Tempering

Metode yang paling umum untuk mencapai kekuatan dan ketangguhan tinggi dalam baja paduan 4140 adalah melalui memadamkan Dan pengerasanPerlakuan panas baja paduan 4140 dua tahap ini sangat penting untuk aplikasi yang menuntut.

a. Austenitizing (Pemanasan untuk Pengerasan).

Suhu Pemanasan Tungku: 830°C hingga 855°C (1525°F hingga 1575°F).
Suhu Pemanasan Induksi: 870°C hingga 900°C (1600°F hingga 1650°F) direkomendasikan untuk pengerasan induksi.
Kisaran Pengerasan Umum: 860°C hingga 885°C (1575°F hingga 1625°F).
Waktu Perendaman: Pedoman umum adalah 5 menit per inci (25 mm) dari penampang terkecil setelah bagian mencapai suhu.

b. Pendinginan.

Media Pendingin: Oli adalah media yang lebih disukai untuk baja 4140. Pendinginan dengan air dapat dilakukan tetapi meningkatkan risiko retak dan distorsi karena kandungan karbon baja; jika digunakan, diperlukan kehati-hatian yang sangat tinggi.
Langkah Pasca-Pendinginan yang Penting: Tempering harus dimulai segera setelah komponen mendingin hingga 52°C hingga 65°C (125°F hingga 150°F) untuk mencegah keretakan.
Kontrol Distorsi: Untuk bagian datar atau tabung, pencelupan vertikal selama pendinginan dapat membantu meminimalkan tegangan dan distorsi.

c. Tempering Baja 4140.

Proses: Panaskan bagian yang dipadamkan hingga suhu tertentu di bawah titik kritis (Ac1), tahan selama durasi yang cukup, lalu dinginkan.
Waktu Tahan: Biasanya 2 jam per inci (25 mm) penampang.
Kisaran “Kerapuhan Biru”: Hindari tempering baja 4140 antara 230°C dan 370°C (450°F hingga 700°F) karena dapat mengakibatkan berkurangnya ketangguhan.

4.2 Kekerasan pada Baja 4140

Kemampuan pengerasan mengacu pada kedalaman pengerasan baja selama pendinginan. Kromium dan molibdenum pada baja paduan 4140 memberikan kontribusi signifikan terhadap kemampuan pengerasannya. Penting untuk diketahui bahwa sifat mekanis, terutama pada penampang yang lebih besar, dapat bervariasi dari permukaan ke inti karena perbedaan laju pendinginan.

4.3 Perlakuan Panas Khusus untuk Baja Paduan 4140

Di luar proses utama, perawatan lain dapat diterapkan pada baja 4140 untuk persyaratan khusus:

a. Menghilangkan Stres:

Tujuan: Untuk mengurangi tekanan internal yang disebabkan oleh pemesinan, pembentukan, atau pelurusan, terutama sebelum pengerasan.
Suhu: 650°C hingga 675°C (1200°F hingga 1250°F). Jika diaplikasikan pada material yang dikeraskan, suhu penghilang tegangan tidak boleh melebihi suhu tempering sebelumnya.

b. Pengerasan Induksi:

Tujuan: Teknik pengerasan permukaan untuk meningkatkan ketahanan aus dan kekuatan luluh permukaan secara signifikan, menciptakan casing keras di atas inti yang lebih kuat. Sering digunakan untuk pin, poros, dan komponen tugas berat lainnya setelah pendinginan dan temper primer.
Suhu Austenitisasi (Induksi): 870°C hingga 900°C (1600°F hingga 1650°F).
Tempering (Induksi): Melibatkan siklus yang sangat singkat; waktu dan suhu sangat penting.

c. Nitridasi:

Tujuan: Proses pengerasan permukaan yang memasukkan nitrogen ke dalam permukaan baja, meningkatkan ketahanan aus dan seringkali meningkatkan masa lelah. Baja 4140 mudah mengalami nitridasi.
Suhu: Biasanya sekitar 520°C hingga 550°C (970°F hingga 1020°F) untuk waktu yang lama dalam atmosfer kaya nitrogen.

5. Aplikasi Baja Paduan 4140

Aplikasi baja paduan 4140 sepenuhnya diuntungkan dari perlakuan panas. Proses seperti pendinginan dan tempering menghasilkan berbagai macam sifat mekanis.

5.1 Penggunaan Baja Paduan 4140 dalam Industri

Sifat bawaan baja paduan 4140 membuatnya sangat cocok untuk berbagai macam komponen di berbagai industri. Berikut ini adalah rincian aplikasi baja paduan 4140 yang umum:

Kategori Aplikasi	Contoh Spesifik	Kunci 4140 Properti yang Dimanfaatkan
Komponen Mesin	Poros (penggunaan utama), Gandar, Roda Gigi, Spindel, Kopling, Poros Engkol, Batang Penghubung, Penutup Katup, Badan Chuck, Collet	Kekuatan tarik dan luluh tinggi, Ketangguhan baik, Ketahanan aus, Kemampuan pengerasan sedang
Perkakas & Perlengkapan	Jig, Fixture, Pemegang alat, Kerah bor, Baut, Kancing, Bagian konveyor	Kekuatan yang baik, Daya tahan, Kemampuan mesin (terutama jenis yang sudah dikeraskan atau dimodifikasi)
Otomotif & Dirgantara	Gandar, Poros engkol, Buku jari kemudi, Komponen struktural berkekuatan tinggi	Rasio kekuatan terhadap berat, Ketahanan terhadap kelelahan, Ketangguhan
Industri Minyak & Gas	Alat pengeboran bawah tanah, Sambungan alat, Poros pompa	Kekuatan di bawah tekanan, Ketahanan terhadap keausan dan korosi sedang
Bagian yang diperkeras permukaannya	Komponen yang membutuhkan peningkatan ketahanan permukaan	Sangat baik untuk nitriding (lebih baik dari 4337, 4340, 8640), Cocok untuk induksi & pengerasan api

5.2 Menyesuaikan Baja 4140 untuk Aplikasi Tertentu

Perlakuan Panas dan Pengerasan:

Kemampuan pengerasan yang baik sangat penting untuk banyak aplikasi baja paduan 4140, yang memastikan kekerasan yang cukup di seluruh penampang komponen. Meskipun tidak sekeras paduan seperti 4340, baja ini menawarkan keseimbangan yang sangat baik untuk banyak ukuran komponen. Baja 4140 yang telah dikeraskan sebelumnya (biasanya 262-321 HB) populer untuk komponen mesin dan perkakas karena kekuatan tarik dan luluhnya yang tinggi dan siap pakai, yang sering kali menghilangkan perlakuan panas lebih lanjut oleh pengguna akhir.

Kemampuan Pengerasan Permukaan:

Untuk ketahanan aus permukaan yang unggul, baja paduan 4140 menawarkan karakteristik yang sangat baik untuk pengerasan permukaan. Baja ini sangat cocok untuk nitriding, sering kali mengungguli baja lain yang mengandung kromium karena kandungan kromiumnya yang lebih tinggi dan komposisi bebas nikel. Pengerasan permukaan dengan induksi dan api juga merupakan metode umum untuk meningkatkan permukaan komponen 4140.

Pertimbangan Kemampuan Mesin:

Meskipun standar 4140 memiliki kemampuan mesin yang cukup baik, untuk aplikasi yang mengutamakan kemudahan pemesinan, tersedia mutu yang dimodifikasi. Versi yang disulfurisasi ulang (misalnya, 4140+S) dan varian bertimbal (misalnya, 41L40) adalah baja paduan rendah yang dapat dipotong bebas, yang menawarkan pemesinan yang lebih baik untuk produksi bervolume tinggi.

Kemampuan Las:

Baja paduan 4140 dapat dilas, tetapi sifatnya yang mengeras di udara dan kadar karbon yang lebih tinggi memerlukan prosedur khusus seperti pemanasan awal, pelepasan tegangan pasca-pengelasan (misalnya, pemanasan awal atau normalisasi dan tempering), dan bahan pengisi yang sesuai untuk mencegah keretakan dan memastikan pengelasan yang baik. Desainnya berfokus pada kekuatan tinggi melalui perlakuan panas, bukan pada kemampuan las yang optimal.

Bentuk dan Spesifikasi yang Tersedia:

Untuk melayani berbagai aplikasi baja paduan 4140, mutu ini tersedia dalam berbagai bentuk:

Tempat tinggal
Batang (bulat, persegi, datar)
Batang
Tempa
Lembaran
Tabung
Plat Lampu

AMS (Spesifikasi Material Dirgantara) Spesifik meliputi:

AMS 6349B: Batang yang dinormalkan
AMS 6381E, AMS 6390C: Tabung mekanis
AMS 6382K: Batangan, tempaan, dan cincin

6. Mutu setara untuk baja paduan 4140

Eropa (EN/DIN): Logam 42CrMo4 atau 1.7225
Jepang (JIS): SCM440
Tiongkok (GB/T): 42CrMo
Inggris Raya (BS): EN19 (atau 708M40/709M40)

Buka Performa Unggul dengan Baja Paduan Premium 4140

Sebagai mitra terpercaya Anda, Aobo Steel memanfaatkan lebih dari 20 tahun keahlian menempa untuk menghasilkan baja paduan 4140 bermutu tinggi, yang direkayasa secara presisi sesuai spesifikasi Anda. Pastikan kekuatan, daya tahan, dan keandalan yang dibutuhkan aplikasi penting Anda.

Siap untuk menyempurnakan proyek Anda? Isilah formulir di bawah ini untuk menerima penawaran harga pribadi atau konsultasi ahli dari spesialis kami.

Produk Kami

Jelajahi Produk Kami Lainnya

D2/1.2379/SKD11

D3/1.2080/SKD1

D6/1.2436/SKD2

A2/1.23663/SKD12

O1/1.2510/SKS3

O2/1.2842

S1/1.2550

S7/1.2355

DC53

H13/1.2344/SKD61

H11/1.2343/SKD6

H21/1.2581/SKD7

L6/1.2714/SKT4

M2/1.3343/SKH51

M35/1.3243/SKH55

M42/1.3247/SKH59

P20/1.2311

P20 + Ni / 1.2738

420/1.2083/2Cr13

baja tahan karat 422

Baja bantalan 52100

Baja tahan karat 440C

4140/42CrMo4/SCM440

4340/34CrNiMo6/1.6582

4130

5140/42Cr4/SCR440

SCM415