4140 Stal stopowa | 42CRMO4 | SCM440

5. Obróbka cieplna

5.1 Normalizowanie

Normalizowanie to proces obróbki cieplnej mający na celu zmniejszenie wielkości ziarna, uzyskanie jednolitej struktury i poprawę obrabialności w celu uzyskania wymaganej twardości. 

Zakres normalizacji temperatury wynosi 870-900°C (1600-1650°F). Utrzymać tę temperaturę przez co najmniej 1 godzina lub 15 do 20 minut na każde 25 mm (1 cal) maksymalnej grubości przekroju. Po przytrzymaniu schłodzić materiał na powietrzu do temperatury pokojowej. Twardość po normalizacji wynosi 4140 150-200 HB.

5.2 Wyżarzanie

Wyżarzanie jest stosowane przede wszystkim w celu zmiękczenia stali i złagodzenia naprężeń, przygotowując ją tym samym do dalszej obróbki, np. obróbki skrawaniem.

Temperatura wyżarzania wynosi 830–870 °C (1525–1600 °F). Czas utrzymywania zależy od grubości przekroju lub obciążenia pieca. Na podstawie ponad 20-letniego doświadczenia Aobo Steel w branży, czas utrzymywania wynosi: 1 godzina na każde 25 mm (1 cal) grubości przekroju, z dodatkowymi 0,5 godziny dodanymi na każde dodatkowe 25 mm (1 cal) grubościPo wygrzaniu materiał jest chłodzony w piecu z szybkością około 15 °C/h (30 °F/h) do 480 °C (900 °F), a następnie chłodzenie powietrzem. Twardość 4140 po wyżarzaniu wynosi 150-200 HB.

5.3 Gaszenie (Hartowanie)

Hartowanie polega na podgrzaniu stali do odpowiedniej formy austenit, a następnie szybkie schłodzenie w celu przekształcenia go w martenzyt, zwiększając w ten sposób twardość i wytrzymałość 4140. 

Zakres temperatur austenityzacji wynosi od 860 do 885 °C (1550 do 1660 °F). Na podstawie naszego doświadczenia zalecamy temperaturę 855 °C (1575 °F). Unikaj stosowania zbyt wysokich temperatur, ponieważ może to spowodować nadmierną wielkość ziarna austenitu i kruchość martenzytu. Czas namaczania wynosi 5 minut na cal najmniejszego przekroju poprzecznegolub do momentu, aż część zostanie całkowicie nasączona. Medium hartującym jest olej.

5.4 Odpuszczanie

Odpuszczanie należy wykonać natychmiast po osiągnięciu przez stal 4140 temperatury 52-65°C (125-150°F).

Zakres temperatur odpuszczania wynosi 200-700°C (400-1300°F)Temperatura, której powszechnie używamy to 175°C (350°F)Czas utrzymywania określa twardość stali 4140. Nasz standardowy czas utrzymywania wynosi 2 godziny na cal (25 mm) przekroju poprzecznego. Ważne jest, aby unikać niedohartowanie.
Stal 4140 generalnie nie wymaga wtórnego odpuszczania, ale wielokrotne cykle odpuszczania mogą udoskonalić strukturę ziarna, aby zwiększyć wytrzymałość. Temperatura drugiego odpuszczania powinna wynosić 14°C (25°F) niższa niż pierwsza temperatura odpuszczania, aby utrzymać oryginalną twardość materiału 4140.
My robimy NIE sugerujemy hartowanie w zakresie temperatur 230–370°C (450–700°F), ponieważ ten zakres temperatur może powodować „niebieską kruchość”. Mikrostruktura hartowanej i odpuszczanej stali 4140 to zazwyczaj odpuszczony martenzyt.

5.5 Sferoidyzacja

Sferoidyzacja wytwarza mikrostrukturę węglików kulistych w matrycy ferrytycznej, co poprawia obrabialność. Temperatura sferoidyzacji wynosi 760-775°C (1400-1425°F), z czasem podtrzymania od 4 do 12 godzin, a następnie powolne chłodzenie.

Sferoidyzację można również osiągnąć przez długotrwałe utrzymywanie temperatury tuż poniżej temperatury Ae1, przez naprzemienne ogrzewanie i chłodzenie między temperaturami tuż powyżej Ac1 i tuż poniżej Ar1 lub przez ogrzewanie tuż powyżej Ac1, a następnie bardzo powolne chłodzenie lub utrzymywanie w piecu. W przypadku pełnej sferoidyzacji temperatury austenityzacji są nieznacznie powyżej temperatury Ac1 lub mniej więcej w połowie między Ac1 i Ac3.