4340 Çelik Teknik Genel Bakış

4340 Çelik Teknik Genel Bakış: 4340 çelik, popüler bir orta karbonlu, düşük alaşımlı çeliktir. Söndürme ve temperleme gibi ısıl işlem süreçleriyle elde edilen yüksek mukavemeti, derin sertleştirilebilirliği ve tokluğuyla bilinir. Bu çelik tipik olarak krom, nikel ve molibden gibi alaşım elementleri içerir ve dişliler, yivler ve şaftlar gibi bileşenler de dahil olmak üzere orta derecede şiddetli servis koşulları gerektiren uygulamalarda sıklıkla kullanılır.

1. Kimyasal bileşim

2. 4340 Çeliklerin Mekanik Özellikleri

845 °C'de (1550 °F) yağ söndürme ve çeşitli sıcaklıklarda temperlemeden sonra 4340 çeliğinin tipik mekanik özellikleri

3. 4340 çelik uygulamaları

• Dişliler, Dişli Çarkları ve Miller: 4340 çeliğinin yüksek mukavemeti ve tokluğu, büyük miktarda tork ve darbe yüküne dayanması gereken dişliler ve yivler üretmek için yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Ayrıca, yorulmaya ve burulma stresine karşı direncin önemli olduğu diğer makineler için şaftlar yapmak için de kullanılır.
• Uçak Bileşenleri: Isıl işlem görmüş 4340 çeliğinin yüksek mukavemet-ağırlık oranlarına ulaşma yeteneği, onu iniş takımı bileşenleri ve gövde parçaları gibi aşırı koşullar altında arızanın bir seçenek olmadığı belirli uçak yapılarında kullanılmasını sağlar. Uçaklar için enine mekanik özellik testi gibi sıkı test ve kalite kontrolü talep etmemiz gerektiğini belirtmek önemlidir.
• Otomotiv Parçaları:4340 çeliğinin bazı uygulamaları, belirli aks tipleri ve süspansiyon bileşenleri gibi mukavemet ve dayanıklılığın önemli olduğu yüksek talep gören otomobil parçalarını içerebilir.
• Takımlar ve Kalıplar: 4340, yüksek karbonlu veya yüksek hızlı çelikler gibi genellikle birincil bir "takım çeliği" olmasa da, mukavemet ve tokluk kombinasyonu, onu özellikle kısa üretim serileri veya aşırı aşınma direncinin en önemli olmadığı daha az zorlu servisler için tutucu kalıpları ve dövme kalıpları gibi bazı takım uygulamaları için yararlı hale getirebilir.
• Petrol ve Gaz Endüstrisi Bileşenleri: 4340 çeliğinin iyi mukavemeti ve tokluğu, onu zorlu ortamlarda ve yüksek stresli parçalarda bulunan bazı petrol ve gaz endüstrisi bileşenleri için de uygun hale getirir. Örneğin, petrol toplama ve rafine etme için borulama ve vanalarda kullanılabilir
• Rulman Uygulamaları: 52100 sıklıkla yataklarda kullanılır, ancak daha sıkı tolerans veya daha düşük performans gerektiren bazı uygulamalar için, özellikle karbürlenmiş durumda, mukavemet ve tokluk arasında bir denge gerektiğinde 4340 yine de dikkate alınabilir.
• Yüksek Mukavemetli Cıvata ve Bağlantı Elemanları: Isıl işlemle elde edilebilen yüksek mukavemet seviyelerine ulaşma kapasitesi nedeniyle 4340 çeliği, kritik veya yüksek gerilim senaryolarında yüksek mukavemetli cıvata ve bağlantı elemanları için adaydır.
• Makine ve Yapısal Bileşenler: 4340, genellikle yüksek mukavemetli bir makine çeliği olarak kullanılır, ancak orta ila yüksek mukavemet ve iyi tokluğun gerekli olduğu çok çeşitli yapısal ve mekanik bileşenlerde de kullanılabilir. Örnekler arasında ağır ekipman, endüstriyel makine veya diğer yüksek talep gören mühendislik parçaları olabilir.

4. Isıl işlem

4.1 Ön ısıtma

Bu adım, sonraki yüksek sıcaklıktaki ostenitleme aşamasında çeliğe termal şoku sınırlamak için yararlıdır. Isıtmanın genel düzgünlüğünü iyileştirir ve özellikle karmaşık geometrilere veya değişken kesitlere sahip bileşen alanlarında çatlama olasılığını azaltır. 4340 çeliği için, parçayı düzgün bir sıcaklığa getirmek için yaygın bir ön ısıtma sıcaklığı kısa bir süre için 1200°F (650°C) olacaktır. Bu adım ayrıca, işleme gibi önceki üretim süreçleri sırasında oluşan bazı gerilimlerin gevşetilmesine yardımcı olabilir.

4.2 Austenitleme

Austenitleme temel işlemdir ve çeliğin genellikle 1500 ila 1575°F (815 ila 855°C) aralığında olan seçilmiş yüksek bir sıcaklığa ısıtılması ve mikro yapının 100%'yi ostenite dönüştürmesine izin verecek kadar yeterli bir bekletme süresi boyunca bu sıcaklıkta tutulmasından oluşur. Kesitlerin kalınlığı, belirli ostenitleme sıcaklığını ve tutma süresini belirleyecektir. Amaç, bir sonraki aşamadan önce homojen bir ostenitik yapı elde etmektir.

4.3 Söndürme

Ostenitlemeden sonra, çelik osteniti yüksek mukavemetli ve sıklıkla kırılgan bir faz olan martensite dönüştürmek için yeterince hızlı bir şekilde soğutulmalıdır. Yağla söndürme, 4340 çeliği için iyi bir sertlik dengesi elde etmek ve bozulmayı ve çatlamayı en aza indirmek için en yaygın yöntemdir. Daha büyük kesitler için (örneğin, 75 mm'den (3 inç) büyük çaplı), çatlama olasılığını büyük ölçüde artırmasına rağmen, su ile söndürme, sertleştirme elde etmek için kullanılabilir. Söndürme sırasında bozulma nedeniyle gerekirse parçanın düzeltilmesinin, çelik sıcaklığı hala yaklaşık 400°F (205°C) üzerindeyken gerçekleştirilebileceğini belirtmek önemlidir.

4.4 Temperleme

Söndürülmüş 4340 çeliği, çoğu mühendislik uygulaması için genellikle çok kırılgan olan tamamen martensitik bir yapıya sahiptir. Söndürmeden sonra, sertleştirilmiş çelik, genellikle 300 ila 1300°F (150 ila 705°C) arasındaki daha düşük bir sıcaklığa yeniden ısıtılarak, oda sıcaklığına soğutulmadan önce belirli bir süre (normalde en az her bir inç kesit için 2 saat) bu sıcaklıkta tutularak temperlenmelidir. Daha önce belirtildiği gibi, temperleme sıcaklığı elde edilen mekanik özellikleri doğrudan etkiler. Genellikle, daha düşük temperleme sıcaklıkları daha yüksek mukavemet ve sertlik üretirken, daha yüksek sıcaklıklar daha fazla süneklik ve tokluk üretir. Bazı uygulamalar için bazen çift temperleme kullanılabilir.

4.5 Stres Giderici (İsteğe bağlı, Önerilen)

İşleme, şekillendirme veya kaynaklamadan kaynaklanan artık gerilimleri azaltmak için, sertleştirme işleminden önce (sertleştirme sırasında aşırı bozulmayı önlemek için) veya sertleştirmeden sonra (ancak temperlenmiş sertliği etkilememek için temperleme sıcaklığının altında) bir gerilim giderme işlemi düşünün. Çelik için, yaygın bir gerilim giderme sıcaklık aralığı 650 ila 675°C (1200 ila 1250°F) olur ve tutma süresi kesit kalınlığına bağlıdır.

4.6 Sıfırın Altında İşlem (Opsiyonel)

Boyutsal kararlılık en önemli şeyse, bileşenler söndürmeden sonra ve kalan osteniti martensite dönüştürmek için temperlemeden önce sıfırın altındaki bir işleme (-87 ila -60°C veya -125 ila -75°F'ye soğutulmuş) tabi tutulabilir. Bunu, istenen son özellikleri elde etmek ve yeni oluşan martensitin kırılganlığını azaltmak için temperleme izler.

5. 4140 ile 4340 çelik arasındaki fark nedir?

Aradaki temel fark 4140 ve 4340 çeliği, 4340'a eklenen nikelde yatar, bu da bazı özelliklerde biraz daha yüksek molibden içeriğiyle birlikte, 4140'a kıyasla gelişmiş sertleştirilebilirlik, daha yüksek mukavemet ve iyileştirilmiş tokluğa yol açar. Bu, 4340'ı daha yüksek gerilimli uygulamalar ve daha büyük bileşen boyutları için daha uygun hale getirir. İkisi arasında seçim yaparken, her çelik sınıfının sertleştirilebilirlik özelliklerine göre parçanın belirli mekanik özellik gereksinimlerini ve boyutlarını dikkate almak hayati önem taşır.