Jeklo 42CrMo4 Tehnični Pregled

Tehnični pregled jekla 42CrMo4: 42CrMo4 (znano tudi po standardu EN 1.7225) je kot široko uporabljeno legirano konstrukcijsko jeklo cenjeno zaradi svoje trdnosti, žilavosti in sposobnosti kaljenja. Z našimi več kot 20-letnimi izkušnjami s kovanjem v podjetju Aobo Steel razumemo ključno vlogo, ki jo ima ta material pri zahtevnih inženirskih aplikacijah. Tukaj je neposreden pogled na njegov tehnični profil.

1. Jeklo 42CrMo4 Kemična sestava

Delovanje 42CrMo4 se začne z njegovo specifično kemično sestavo. Medtem ko obstajajo majhne razlike med standardi, tipična sestava na splošno spada znotraj teh razponov:

• Ogljik (C): 38% – 0,45% (nekateri standardi lahko določajo 0,38% – 0,42%)
• Silicij (Si):≤ 0,40% (pogosto navedeno kot 0,10%- 0,40%)
• Mangan (Mn): 60% – 0,90% (včasih 0,50% – 0,80%)
• Krom (Cr): 90% – 1.20%
• molibden (Mo): 15% – 0,30% (standardi ASTM pogosto navajajo 0,15% – 0,25%)
• Fosfor (P):≤ 0,035% (nekatere strožje specifikacije zahtevajo ≤ 0,025%)
• Žveplo (S):≤ 0,035% (nekatere strožje specifikacije zahtevajo ≤ 0,025%)

Opomba: Različica 42CrMoS4 vključuje nadzorovan dodatek žvepla (običajno 0,020% – 0,040%) posebej za izboljšanje obdelovalnosti. Vedno potrdite natančno specifikacijo, zahtevano za vašo aplikacijo.

2. Jeklo 42CrMo4 Enakovredni standardi

42CrMo4 je mednarodno priznan pod različnimi oznakami. Razumevanje teh ekvivalentov je ključnega pomena za pridobivanje virov in specifikacijo:

• EN: 42CrMo4 (št. materiala: 1.7225)
• ISO: 42CrMo4
• ASTM/AISI (ZDA): Običajno v primerjavi z 4140 (G41400) in 4142 (G41420)
• JIS (Japonska): SCM440 / SCM445
• GOST (Rusija): 38XM
• DIN (Nemčija): 42CrMo4
• BS (UK):  42CrMo4 / 708M40
• NF (Francija): 42CrMo4
• GB/T (Kitajska): 42CrMo (A30422) / 42CrMoH (A30425)

Aobo Steel lahko dobavi 42CrMo4 v skladu z vašim zahtevanim standardom.

3. Toplotna obdelava iz jekla 42CrMo4

Razumevanje možnosti toplotne obdelave za legirano jeklo 42CrMo4 je bistveno za doseganje želenih mehanskih lastnosti za posebne aplikacije. Aobo Steel ima bogate izkušnje s tem materialom in ta vodnik opisuje običajne postopke toplotne obdelave.

3.1 Začetni dobavni pogoji

Jeklo 42CrMo4 se običajno dobavlja v posebnih pogojih, ki vplivajo na kasnejšo obdelavo. Razumevanje teh je prvi korak.

3.1.1 Žarjeno stanje

Toplotna obdelava se običajno izvaja med 830-850 °C, čemur sledi počasno ohlajanje v peči. Čas zadrževanja je odvisen od debeline rezov (npr. 3-4 ure za standardne reze). Rezultat tega postopka je mehkejša mikrostruktura (največja trdota ≤217 HBW), idealna za obdelovalnost pred nadaljnjimi obdelavami.

3.1.2 Normalizirano stanje

Normalizacija vključuje segrevanje na 870-880 °C za 1-2 uri, čemur sledi zračno hlajenje. To izboljša zrnato strukturo in ustvari enotno podlago za nadaljnjo toplotno obdelavo. Trdota je običajno ≤255 HBW. Občasno normalizaciji sledi popuščanje pri ali nad 480 °C (900 °F), da se po potrebi zmanjša meja tečenja.

3.2 Kaljenje in popuščanje (Kaljenje in popuščanje – Q&T)

Za aplikacije, ki zahtevajo večjo trdnost in trdoto, je kaljenje in popuščanje (Q&T) standardni postopek, ki se uporablja za 42CrMo4.

3.2.1 Utrjevanje (Kaljenje)

Ta korak vključuje segrevanje 42CrMo4 na temperaturo avstenitizacije, običajno 850-880 °C. Ustrezen čas namakanja pri tej temperaturi je ključnega pomena za homogeno avstenitno strukturo. Kasneje hitro ohlajanje (kaljenje) spremeni avstenit v trdi martenzit.

Kaljenje v olju je standardno za 42CrMo4, kar uravnoteži hitrost hlajenja z minimalnim tveganjem popačenja, zlasti za majhne do srednje dele. Kaljenje z vodo se lahko uporablja za debelejše dele, da se doseže prekaljeno utrjevanje, vendar poveča tveganje za razpoke zaradi večjega toplotnega šoka. Podobne stopnje, kot je 4140, so prav tako običajno kaljene v olju po avstenitizaciji (845-925 °C / 1550-1700 °F).

3.2.2 Kaljenje

Kaljeni martenzit je trd, vendar na splošno preveč krhek za inženirsko uporabo. Kaljenje je bistveno za izboljšanje žilavosti. To vključuje ponovno segrevanje kaljenega jekla na določeno temperaturo pod Ac1 (običajno 450-650 °C), zadrževanje za določen čas (npr. 2 uri) in nato ohlajanje (pogosto na zraku ali olju).

Izbrana temperatura popuščanja neposredno nadzira končno ravnovesje mehanskih lastnosti:

• Nizke temperature (npr. 450 °C): Te temperature maksimirajo trdoto in trdnost, zaradi česar so primerne za aplikacije z visoko odpornostjo proti obrabi.
• Vmesne temperature (npr. 500-600 °C): Ponudite uravnoteženo kombinacijo visoke trdnosti in dobre žilavosti, ki je značilna za komponente, kot so zobniki in gredi. Kaljenje pri 580 °C po kaljenju v olju pri 850 °C lahko doseže natezno trdnost ≥1100 MPa in mejo tečenja ≥950 MPa.
• Visoke temperature (npr. 650 °C): Zagotavlja nižjo trdnost in trdoto, vendar znatno poveča duktilnost in udarno žilavost.

Opomba: Pri jeklu 42CrMo4, podobnem jeklu 4140, se je treba na splošno izogibati popuščanju v območju 230–370 °C (450–700 °F) zaradi nevarnosti „modre krhkosti“, ki lahko zmanjša žilavost.

3.3 Tehnike površinskega utrjevanja

Posebnim aplikacijam lahko koristi površinsko utrjevanje za izboljšanje odpornosti proti obrabi ob ohranjanju žilavosti jedra.

3.2.3 Indukcijsko kaljenje

Ta postopek hitro segreje površinsko plast z uporabo elektromagnetnega polja na temperaturo avstenitizacije, čemur sledi takojšnje kaljenje (pogosto v emulziji). Sledi lahko nizka temperatura (npr. 150-180 °C), da se zmanjša napetost brez znatnega znižanja trdote površine (potencialno ≥56 HRC). Uspešno indukcijsko kaljenje 42CrMo4 lahko doseže površinsko trdoto okoli 670 Hv.

3.2.4 Nitriranje in boriranje

Za vrhunsko površinsko trdoto in odpornost proti obrabi se lahko po primarni obdelavi Q&T uporabijo postopki, kot sta nitriranje ali boriranje. Te termokemične obdelave spremenijo sestavo površine, da ustvarijo izjemno trde plasti.

4. Mehanske lastnosti jekla 42CrMo4 (kaljeno in kaljeno stanje)

V kaljenem in popuščenem stanju (Q+T) zagotavlja 42CrMo4 odlične mehanske lastnosti. Tipične vrednosti po kaljenju v olju (850 °C) in popuščanju (580 °C) lahko vključujejo:

• Natezna trdnost (Rm): ≥ 1100 MPa
• Meja tečenja (ReL): ≥ 950 MPa
• Raztezek (A): ≥ 12%
• Udarna žilavost (KV/KU ali aK): Vrednosti so odvisne od preskusne metode, vendar je značilna dobra žilavost (npr. ≥ 80 J/cm²).

Ne pozabite, da so končne lastnosti neposredno odvisne od specifičnih uporabljenih parametrov toplotne obdelave.

5. Pogoste aplikacije

Zaradi kombinacije trdnosti, žilavosti in odpornosti proti obrabi je 42CrMo4 primeren za široko paleto zahtevnih komponent:

• strojegradnja: Zelo obremenjeni deli, kot so zobniki, gredi, osi, ojnice, ročične gredi in visoko trdni vijaki.
• Orodje: Veliki in srednje veliki plastični kalupi, okvirji kalupov, kovne matrice (odvisno od zahtev uporabe), matrice za hladno tiskanje.
• drugo: Plinske jeklenke velike prostornine in sestavni deli, ki zahtevajo visoko odpornost proti utrujenosti.