Memahami Kekuatan Tarik Baja 4140

Saat memilih material untuk aplikasi yang menuntut, memahami sifat mekanis sangatlah penting. Bagi teknisi yang bekerja dengan komponen struktural dan mesin, kekuatan tarik merupakan metrik utama. Mari kita lihat baja AISI 4140, pilihan populer yang kami sediakan di sini Aobo Steel, dan khususnya kekuatan tarik.

Apa itu Baja 4140?

Pertama, AISI 4140 adalah baja paduan sedang, khususnya jenis kromium-molibdenum (Cr-Mo). Komposisi tipikalnya, menurut standar AISI, meliputi karbon 0,38%-0,45%, kromium 0,90%-1,2%, dan molibdenum 0,15%-0,30%. Kandungan molibdenum penting – kandungan ini membantu mencapai struktur mikro yang halus setelah pengerjaan panas dan perlakuan panas, sehingga menghasilkan keseimbangan kekuatan dan ketangguhan yang baik.

Baja ini dikenal karena tingkat kekerasannya yang tinggi, yang berarti baja ini dapat mencapai kekuatan tinggi bahkan pada komponen yang lebih besar. Hal ini membuatnya cocok untuk komponen mesin dengan penampang melintang yang signifikan yang memerlukan peningkatan kekuatan setelah penyempurnaan. Di Aobo Steel, kami sering memasok 4140 untuk komponen yang menuntut, seperti poros engkol dan as, yang bekerja dengan baik di bawah beban statis dan dinamis.

Kekuatan Tarik: Bervariasi

Sekarang, mari kita bahas angka-angkanya. Kekuatan tarik baja 4140 bukanlah satu nilai yang tetap. Hal itu sangat bergantung pada kondisinya dan, yang terpenting, perawatan panas diterapkan – khususnya suhu tempering setelah pendinginan. Pendinginan dan tempering adalah proses standar yang digunakan untuk meningkatkan sifat-sifatnya secara signifikan, menghasilkan kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi serta ketangguhan takik yang lebih baik dibandingkan dengan baja canai panas, dianil, atau dinormalisasi negara bagian.

Berikut rincian nilai kekuatan tarik berdasarkan kondisi:

• Kondisi Anil: Ketika dianil, 4140 lebih lunak dan lebih lentur. Kekuatan tarik dalam keadaan ini umumnya lebih rendah, berkisar antara sekitar 620 MPa (90 ksi) hingga 703 MPa (102 ksi). Namun, beberapa sumber mungkin melaporkan variasi hingga 150-200 ksi, tergantung pada metode pemrosesan tertentu, seperti penggulungan panas versus penarikan dingin.
• Kondisi padam dan temper (Q&T): Di sinilah 4140 benar-benar menunjukkan potensi kekuatannya. Pendinginan menciptakan struktur martensit yang keras, dan tempering menyesuaikannya untuk mencapai keseimbangan kekuatan dan ketangguhan yang diinginkan. Yang penting, suhu tempering yang lebih tinggi umumnya menghasilkan kekuatan tarik yang lebih rendah tetapi ketangguhan dan keuletan yang meningkat. Berikut adalah nilai kekuatan tarik yang umum untuk batang 4140 yang didinginkan dengan minyak (dari 845°C / 1550°F) saat ditempa pada suhu yang berbeda:
  • Ditempa pada suhu 205°C (400°F): ~1965 MPa (285 ksi)
  • Ditempa pada suhu 315°C (600°F): ~1720 MPa (250 ksi)
  • Ditempa pada suhu 425°C (800°F): ~1450 MPa (210 ksi)
  • Ditempa pada suhu 540°C (1000°F): ~1150 MPa (167 ksi)
  • Ditempa pada suhu 650°C (1200°F): ~900 MPa (130 ksi)
  • Ditempa pada suhu 705°C (1300°F): ~810 MPa (117 ksi)
  Seperti yang Anda lihat, tempering memungkinkan kontrol yang tepat atas sifat mekanis akhir.

Efek Ukuran (Efek Massa)

Untuk tingkat kekuatan tinggi, ukuran atau penampang komponen 4140 sangat penting. Meskipun menunjukkan kemampuan pengerasan yang baik, pengerasannya tidak sedalam beberapa paduan lainnya, seperti 4340. Untuk komponen dengan diameter lebih besar, mencapai kekuatan tinggi yang seragam di seluruh penampang, terutama dengan pendinginan oli, menjadi lebih menantang.

Misalnya, data menunjukkan bahwa untuk 4140 yang didinginkan dengan minyak pada suhu 845°C (1550°F) dan ditempa pada suhu 540°C (1000°F):

• Batang 25 mm (1 in.) mungkin mencapai ~1140 MPa (165 ksi).
• Batang berukuran 50 mm (2 in.) mungkin mencapai ~920 MPa (133 ksi).
• Batang berukuran 75 mm (3 in.) mungkin mencapai ~860 MPa (125 ksi).

Kekuatan tarik berkurang seiring bertambahnya diameter karena laju pendinginan yang lebih lambat di bagian dalam material selama pendinginan.

Ringkasan dan Pertimbangan

Singkatnya, kekuatan tarik baja 4140 sangat bergantung pada perlakuan panasnya. Saat dianil, kekuatannya sekitar 620-703 MPa (90-102 ksi). Saat dipadamkan dan ditempa, terutama pada suhu temper yang lebih rendah, kekuatannya dapat mencapai mendekati 1965 MPa (285 ksi). Namun, ingatlah bahwa bagian yang lebih besar biasanya memiliki kekuatan yang dapat dicapai lebih rendah karena efek massa.

Penting juga untuk mempertimbangkan sifat-sifat lain di samping kekuatan tarik, seperti:

• Kekuatan Hasil: Biasanya tinggi dalam kondisi Q&T dengan rasio tinggi terhadap kekuatan tarik.
• Kelenturan: Diukur berdasarkan pertambahan panjang dan pengurangan luas.
• Kekerasan: Diukur dengan uji benturan seperti Izod atau Charpy.

Tempering memungkinkan kita untuk menyesuaikan keseimbangan ini. Meningkatkan suhu tempering mengurangi kekuatan tetapi meningkatkan keuletan dan ketangguhan. Perhatikan juga bahwa tempering 4140 antara sekitar 230°C dan 370°C (450°F hingga 700°F) umumnya dihindari untuk mencegah "kerapuhan biru".

Di Aobo Steel, dengan pengalaman lebih dari 20 tahun dalam baja perkakas, kami memahami nuansa ini. Jika Anda memiliki komponen tertentu, mengetahui dimensi, dan sifat yang dibutuhkan (termasuk ketangguhan), kami dapat memberi saran tentang perlakuan panas dan kondisi pasokan yang optimal untuk memenuhi kebutuhan Anda secara tepat. Jangan ragu untuk menghubungi kami untuk mendiskusikan persyaratan proyek Anda.