4130 ve 4140 çelik: Bilmek istediğiniz her şey

4130 ve 4140 çelik: karşılaştıralım 4130 çelik ve AISI 4140 çelik, doğrudan çizim. Her ikisi de orta karbonlu, düşük alaşımlı çelikler olarak sınıflandırılır ve krom-molibden alaşımlı çelik ailesine aittir.

Kimyasal Bileşim

4130 ve 4140 çelik: bileşim karşılaştırması

Element	AISI 4130 (ağırlık%)	AISI 4140 (ağırlık%)	Notlar
Karbon	0.28-0.33	0.38-0.43	4140'ta daha yüksek karbon içeriği
Manganez	0.40-0.60	0.75-1.00	4140'ta daha yüksek manganez içeriği
Silikon	0.20-0.35	0.20-0.35
Krom	0.80-1.10	0.80-1.10
Molibden	0.15-0.25	0.15-0.25

Mekanik Özellikler

4130 ve 4140 çelik: özellik karşılaştırması. Mekanik özellikler, uygulanan ısıl işleme ve malzemenin kesit boyutuna büyük ölçüde bağlıdır. Bu bölümdeki veriler doğrudan ASM International (1991)'den alıntıdır. ASM El Kitabı, Cilt 4: Isıl İşlem (s. 500-503). ASM International.

Isıl işlem görmüş 4130 çeliğinin tipik mekanik özellikleri.

Tavlama sıcaklığı		Çekme dayanımı		Verim gücü		50 mm (2 inç) cinsinden uzama, %	Alanda azalma, %	Sertlik, HB	Izod etki enerjisi
°C	°F	MPa	ksı	MPa	ksı
Suda söndürülmüş ve temperlenmiş. 25 mm (1 inç) çapındaki yuvarlak çubuklar 845 ila 870 °C (1550 ila 1600 °F) arasında söndürülmüştür.
205	400	1765	256	1765	1520	10	33	475	18	13
260	500	1670	242	1670	1430	11.5	37	455	14	10
315	600	1570	228	1570	1340	13	41	425	14	10
370	700	1475	214	1475	1250	15	45	400	20	15
425	800	1380	200	1380	1170	16.5	49	375	34	25
540	1000	1170	170	1170	1000	20	56	325	81	60
650	1200	965	140	965	830	22	63	270	135	100
Yağda söndürülmüş ve temperlenmiş. 25 mm (1 inç) çapında yuvarlak çubuklar 860 °C'de (1575 °F) söndürülmüş.
205	400	1550	225	1340	195	11	38	450	/	/
260	500	1500	218	1275	185	11.5	40	440	/	/
315	600	1420	206	1210	175	12.5	43	418	/	/
370	700	1320	192	1120	162	14.5	48	385	/	/
425	800	1230	178	1030	150	16.5	54	360	/	/
540	1000	1030	150	840	122	20	60	305	/	/
650	1200	830	120	670	97	24	67	250	/	/

Kütlenin ısıl işlem görmüş 4130 çeliğinin tipik özellikleri üzerindeki etkileri

Çubuk boyutu (mm)	Çubuk boyutu (inç)	Çekme dayanımı (MPa)	Çekme dayanımı (ksi)	Akma dayanımı (MPa)	Akma dayanımı (ksi)	50 mm (2 inç) cinsinden uzama, %	Alanda azalma, %	Yüzey sertliği, HB
25	1	1040	151	880	128	18	55	307
50	2	740	107	570	83	20	58	223
75	3	710	103	540	78	22	60	217

Not: 845 °C'de (1550 °F) yağda söndürülmüş ve 540 °C'de (1000 °F) temperlenmiş yuvarlak çubuklar; 12,83 mm (0,505 inç) çapında çekme dayanımı

Isıl işlem görmüş 4140 çeliğinin tipik mekanik özellikleri

Tavlama sıcaklığı (°C)	Tavlama sıcaklığı (°F)	Çekme dayanımı (MPa)	Çekme dayanımı (ksi)	Akma dayanımı (MPa)	Akma dayanımı (ksi)	50 mm (2 inç) cinsinden uzama, %	Alanda azalma, %	Sertlik, HB	İzod darbe enerjisi (J)	İzod darbe enerjisi (ft·lb)
205	400	1965	285	1740	252	11	42	578	15	11
260	500	1860	270	1650	240	11	44	534	11	8
315	600	1720	250	1570	228	11.5	46	495	9	7
370	700	1590	231	1460	212	12.5	48	461	15	11
425	800	1450	210	1340	195	15	50	429	28	21
480	900	1300	188	1210	175	16	52	388	46	34
540	1000	1150	167	1050	152	17.5	55	341	65	48
595	1100	1020	148	910	132	19	58	311	93	69
650	1200	900	130	790	114	21	61	277	112	83
705	1300	810	117	690	100	23	65	235	136	100

Kütlenin ısıl işlem görmüş 4140 çeliğinin tipik özellikleri üzerindeki etkileri

Çubuk çapı (mm)	Çubuğun çapı (inç)	Çekme dayanımı (MPa)	Çekme dayanımı (ksi)	Akma dayanımı (MPa)	Akma dayanımı (ksi)	50 mm (2 inç) cinsinden uzama, %	Alanda azalma, %	Yüzey sertliği, HB
25	1	1140	165	985	143	15	50	335
50	2	920	133	750	109	18	55	202
75	3	860	125	655	95	19	55	293

Not: 845 °C'de (1550 °F) yağda söndürülmüş ve 540 °C'de (1000 °F) temperlenmiş yuvarlak çubuklar; 25 mm çaplı çubukların merkezinden ve 50 ve 75 mm çaplı çubukların orta yarıçapından kesilmiş 12,83 mm (0,505 inç) çaplı çekme numuneleri

Isıl İşlem Prosedürleri

4140 Isıl İşlem

1. Normalleştirme: 870 ila 925 °C'ye (1600 ila 1700 °F) ısıtın ve maksimum kesit kalınlığının her 25 mm'si (1 inç) için en az 1 saat veya 15 ila 20 dakika tutun; hava ile soğutun. Normalleştirmeden sonra, akma dayanımını azaltmak için genellikle 480 °C'de (900 °F) veya daha yüksek bir sıcaklıkta tavlama yapılır.
2. Tavlama: 830 ila 870 °C'ye (1525 ila 1600 °F) ısıtın ve kesit kalınlığına veya fırın yüküne bağlı olarak bir süre tutun; fırında yaklaşık 15 °C/saat (30 °F/saat) hızla 480 °C'ye (900 °F) soğutun ve ardından havada soğutun.
3. Söndürme: Suya dayanıklı alaşımlı bir çeliktir.

4130 ısıl işlem

1. Normalleştirme: 845 ila 925 °C'ye (1550 ila 1700 °F) ısıtın ve en az 1 saat veya maksimum kesit kalınlığının her 25 mm'si (1 inç) için 15 ila 20 dakika tutun; havada soğutun.
2. Tavlama: 830 ila 870 °C'ye (1525 ila 1600 °F) ısıtın ve kesit kalınlığına veya fırın yüküne bağlı olarak bir süre tutun; fırında yaklaşık 15 °C/saat (30 °F/saat) hızla 480 °C'ye (900 °F) kadar soğutun ve ardından havada soğutun.
3. Söndürme: 855 °C (1575 °F) veya 845 °C (1550 °F) sıcaklıkta yağda söndürülür.
4. Temperleme: Basit bir temperleme döngüsüne sahiptir ve genellikle 175 °C (350°F) kullanılır. Mavi kırılganlığı önlemek için, 4140 genellikle 230 ila 370 °C (450 ila 700 °F) arasında temperlenmez. Temperleme sıcaklığı ve süresi, istenen sertliğe bağlıdır.

Özet

4140 ve 4340 çelik arasındaki farklar, özelliklerine ve kullanım deneyimlerine göre özetlenmiştir.

Daha yüksek karbon ve manganez içeriğine sahip 4140, genellikle 4130'a kıyasla daha yüksek sertleştirilebilirlik ve daha yüksek mukavemet sunar. Bu, uygun ısıl işlem uygulandığı takdirde, 4140'ı daha ağır kesitlerde daha yüksek mukavemet gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir. 4140 daha iyi sertleştirilebilirliğe sahiptir, ancak aynı geometriye sahip parçalarda aynı söndürme etkisini elde etmek için 4130'a göre daha yumuşak bir söndürme işlemi gerektirir. 4140, söndürme işlemi sırasında aşırı soğutma hızı nedeniyle belirli bir çatlama ve deformasyon olasılığına sahiptir. 4140'a söndürme uygulanırken, söndürme parametrelerinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi önemlidir.

İnce kesitler için sade karbon çeliği yeterli olabilirken, sertleştirme gerektiren daha ağır kesitler için 4140 gerekecektir. Ancak, 4140 yeterliyse, 4340 gibi daha pahalı bir alaşım seçmek (Nikel-Krom-Molibden içeriği sayesinde daha da yüksek sertleştirilebilirliğe sahip) gereksiz olabilir. Genellikle Cr-Ni-Mo içeren çelikler en pahalı olanlardır, ardından Cr-Mo ve ardından Cr-V gelir.