4340 Stal stopowa | 34CrNiMo6 | 1.6582

AOBO STEEL – Zaufany globalny dostawca stali narzędziowej

Wyślij zapytanie teraz

Stal stopowa 4340 jest wybitnym rodzajem stali niskostopowej o średniej zawartości węgla i jest uznawana za stal o ultra wysokiej wytrzymałości. Często uważa się ją za standard, z którym porównuje się inne stale o ultra wysokiej wytrzymałości. Oznaczenie UNS (Unified Numbering System) dla stali stopowej 4340 to G43400. Na arenie międzynarodowej odpowiada ona normom takim jak SNB23-1-5 lub SNB24-1-5 w Japonii i 34CrNiMo6 w Europie. Jest ona również identyfikowana numerem AMS (Aerospace Material Specification) 6414.

1. Zastosowania

Samoloty i aeronautyka: Części samolotów. Podwozia samolotów. Części płatowca. Korbowody
Elementy maszyn: Koła zębate. Zębatki. Wały. Wały korbowe i tłoczyska do silników. Wielowypusty
Elementy złączne: śruby, wkręty, kołki
Elementy konstrukcyjne: Zbiorniki ciśnieniowe. Ramy rowerów górskich

2. 4340 Skład stali¹

3. 4340 Właściwości stali stopowej

3.1 Właściwości mechaniczne

Stal stopowa 4340 charakteryzuje się doskonałą wytrzymałością, dobrą ciągliwością i wyjątkową wytrzymałością, a także odpornością na zmęczenie i pełzanie. ruszenie właściwości po gaszenie są mniej więcej równoważne tym ze stali węglowej. Właściwości mechaniczne są w dużym stopniu zależne od temperatury odpuszczania po hartowaniu olejowym.

W poniższej tabeli wymieniono właściwości materiału stalowego 4340 w różnych hartowanie i odpuszczanie w oleju warunki.

Po hartowaniu i odpuszczaniu stal stopowa AISI 4340 tworzy mikrostrukturę martenzytu listwowego. Podczas szybkiego chłodzenia tworzeniu się martenzytu towarzyszy ekspansja objętości. W zależności od szybkości chłodzenia mogą również tworzyć się inne mikrostruktury, takie jak bainit.

3.2 Obróbka skrawaniem

Skrawalność stali AISI 4340 wynosi zazwyczaj 55% dla materiału ciągnionego na zimno i 45% dla materiału wyżarzanego, w porównaniu ze stalą B1112 (oznaczoną 100%). Dla uzyskania optymalnej skrawalności zaleca się uzyskanie częściowo sferoidyzowanej mikrostruktury, uzyskanej poprzez normalizowanie i odpuszczanie.

3.3 Spawalność

Stal 4340 ma doskonałą spawalność i może być łączona za pomocą procesów spawania gazowego lub łukowego. Jednak jako stal hartowana w powietrzu wymaga również pewnych środków ochronnych. Stal AISI 4340 jest trudniejsza do spawania niż zwykła stal węglowa, a podczas spawania konieczne jest wstępne podgrzanie materiału i kontrolowanie temperatury międzywarstwowej. Ponadto wyżarzanie lub normalizowanie, a następnie odpuszczanie, należy wykonać jak najszybciej po spawaniu. 

3.4 Azotowanie

Stal AISI 4340 można łatwo azotować, co często wydłuża jej trwałość zmęczeniową. Chociaż stal 4140, ze względu na wyższą zawartość chromu i brak niklu, generalnie charakteryzuje się lepszymi właściwościami azotowania, to w ciągu pierwszych 24 godzin azotowania stal 4340 nadal tworzy grubszą warstwę azotowaną niż stal 8640. Typowe temperatury azotowania stali 4340 wahają się od 510 do 550°C (950 do 1020°F). W oparciu o zastosowania azotowanej stali 4340 u naszych klientów w produkcji kół zębatych, twardość rdzenia wynosi zazwyczaj 38-42 HRC.

3.5 Potencjalne problemy i środki ostrożności podczas przetwarzania

Użytkownicy materiałów 4340 należy być świadomym potencjalnych wyzwań:

• Wyśmienity: Hartowanie w wodzie znacznie zwiększa ryzyko pęknięć.
• Kruchość wodorowa: Może to być problemem, gdy stal jest poddawana obróbce cieplnej do bardzo wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (powyżej około 1400 MPa / 200 ksi). Zalecamy wypalanie po procesach takich jak trawienie lub galwanizacja.
• Pękanie naprężeniowo-korozyjne: Stal AISI 4340 wykazuje słabą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe, szczególnie po odpuszczeniu do wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (1500 do 1950 MPa / 220 do 280 ksi).
• Pęknięcie międzykrystaliczne: Na podatność wpływają zanieczyszczenia i obecność wodoru.
• Kruchość hartowania: Jest to znane zjawisko dla tego stopu.

Szukasz renomowanego dostawcy stali stopowej 4340?

Wypełnij poniższy formularz, aby skontaktować się z nami już teraz!

4. Obróbka cieplna

Obróbka cieplna stali 4340 obejmuje kilka kluczowych procesów, z których każdy wpływa na jej ostateczną mikrostrukturę i właściwości mechaniczne:

4.1 Kucie

Temperatura kucia wynosi 1065 do 1230°C (1950 do 2250°F). Po procesie kucia części mogą być chłodzone powietrzem w suchym środowisku lub, najlepiej, chłodzone w piecu. Naprężenie płynięcia stali 4340 może wzrosnąć o około 15% przy spadku temperatury kucia na gorąco o 55 °C (100 °F). 

4.2 Normalizowanie

Normalizacja może poprawić mikrostrukturę stali 4340 po nierównomiernym chłodzeniu w wysokich temperaturach. Proces ten można również stosować do odkuwek ze stali stopowej, wyrobów walcowanych i odlewów.

Podgrzej stal 4340 do temperatury Od 55 do 85°C (od 100 do 150°F) powyżej temperatury przemiany fazowej (od 845 do 900°C lub od 1550 do 1650°F), w którym pierwotna mikrostruktura ulega całkowitemu rozpuszczeniu do austenitu. Następnie materiał jest schładzany do temperatury pokojowej w powietrzu.

4.3 Wyżarzanie

Temperatura wyżarzania stali 4340 wynosi 790–845 °C (1450–1550 °F), a maksymalna twardość stali 4340 po wyżarzaniu wynosi 223 HB.

4.4 Hartowanie (odpuszczanie)

Podgrzać stal 4340 do temperatury przemiany austenitycznej 800 do 845°C (1475 do 1550°F)Zwykle wybieramy temperaturę austenityzacji 845°C (1550°F). Moczyć przez około 15 minut na każde 25 mm (1 cal) przekroju, przy minimalnym czasie przetrzymywania 150 minut, a następnie wyżarzanieW przypadku stali cienkościennej 4340 wyżarzanie przeprowadza się za pomocą wyżarzanie powietrzne. W przypadku przekrojów okrągłych o średnicy nieprzekraczającej 75 mm (3 cale) można stosować hartowanie olejowe.

 Wykres przemiany izotermicznej dla stali 4340 zawierającej 0,42% C, 0,78% Mn, 1,79% Ni, 0,80% Cr i 0,33% Mo. [Źródło: The Making, Shaping and Treating of Steels, 9. wyd., ibid.]

4.5 Odpuszczanie

Hartowanie skutecznie zmniejsza kruchość niehartowanego martenzytu. Temperatury hartowania wahają się od 200 do 650°C (400 do 1200°F) aby osiągnąć wymagany poziom wytrzymałości, a nawet może osiągnąć temperaturę 705°C (1300°F).

W przypadku stali AISI 4340 hartowanej olejowo w temperaturze 845°C (1550°F) zdecydowanie zalecamy temperaturę odpuszczania wynoszącą 425°C (800°F), natomiast w przypadku stali 4340 hartowanej w wodzie zdecydowanie zalecamy temperaturę odpuszczania wynoszącą 650°C (1200°F).

Zmiany twardości w zależności od temperatury odpuszczania stali 4340. Wszystkie próbki hartowano w oleju w temperaturze 845°C (1550°F) i odpuszczano przez 2 godziny w temperaturze AQ (po hartowaniu). [Źródło: ASM International. (1991). Podręcznik ASM, tom 4: Obróbka cieplna (str. 506). ASM International.]

4.6 Łagodzenie stresu

Ten krok ma na celu zmniejszenie naprężeń szczątkowych generowanych przez procesy takie jak prostowanie, formowanie lub obróbka skrawaniem. Odprężanie stali 4340 jest wykonywane przed hartowaniem w temperaturze od 650 do 675 °C (od 1200 do 1250 °F). W przypadku hartowanego materiału 4340 temperatura odprężania nie powinna przekraczać poprzedniej temperatury odpuszczania. 

4.7 Sferoidyzacja

Celem obróbki sferoidyzacyjnej jest utworzenie mikrostruktury węglika sferoidalnego w osnowie ferrytycznej, która zmiękcza stal. Maksymalna temperatura obróbki sferoidyzacyjnej stali 4340 wynosi 760–775°C (1400–1425°F). Strukturę półsferoidyzacyjną uzyskuje się poprzez normalizowanie, a następnie odpuszczanie w temperaturze 650°C (1200°F).

5. 4340 Gatunki równoważne stali

1. ASM Międzynarodowe. (1991). Podręcznik ASM, tom 4: Obróbka cieplna (str. 496). ASM International. ↩︎

Często zadawane pytania