Thép 42CrMo4 Kỹ thuật Tổng quan

Tổng quan kỹ thuật về thép 42CrMo4: Là một loại thép kết cấu hợp kim được sử dụng rộng rãi, 42CrMo4 (còn được gọi theo tiêu chuẩn EN 1.7225) được đánh giá cao về độ bền, độ dẻo dai và khả năng tôi luyện. Với hơn 20 năm kinh nghiệm rèn, chúng tôi tại Aobo Steel hiểu được vai trò quan trọng của vật liệu này trong các ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi khắt khe. Sau đây là cái nhìn trực tiếp về hồ sơ kỹ thuật của nó.

1. Thép 42CrMo4 Thành phần hóa học

Hiệu suất của 42CrMo4 bắt đầu với thành phần hóa học cụ thể của nó. Mặc dù có sự khác biệt nhỏ giữa các tiêu chuẩn, thành phần điển hình thường nằm trong các phạm vi sau:

• Cacbon (C): 38% – 0.45% (Một số tiêu chuẩn có thể chỉ định 0.38% – 0.42%)
• Silic (Si):≤ 0,40% (Thường được chỉ định là 0,10%- 0,40%)
• Mangan (Mn): 60% – 0.90% (Đôi khi 0.50% – 0.80%)
• Crom (Cr): 90% – 1.20%
• Molypden (Mo): 15% – 0,30% (tiêu chuẩn ASTM thường trích dẫn 0,15% – 0,25%)
• Phốt pho (P):≤ 0,035% (Một số thông số kỹ thuật chặt chẽ hơn yêu cầu ≤ 0,025%)
• Lưu huỳnh (S):≤ 0,035% (Một số thông số kỹ thuật chặt chẽ hơn yêu cầu ≤ 0,025%)

Ghi chú: Biến thể 42CrMoS4 bao gồm một lượng bổ sung lưu huỳnh được kiểm soát (thường là 0,020% – 0,040%) đặc biệt để cải thiện khả năng gia công. Luôn xác nhận thông số kỹ thuật chính xác cần thiết cho ứng dụng của bạn.

2. Thép 42CrMo4 Tiêu chuẩn tương đương

42CrMo4 được công nhận trên toàn thế giới theo nhiều tên gọi khác nhau. Hiểu được các giá trị tương đương này là rất quan trọng để tìm nguồn cung ứng và chỉ định:

• TIẾNG ANH: 42CrMo4 (Mã số vật liệu: 1.7225)
• Tiêu chuẩn: 42CrMo4
• ASTM/AISI (Hoa Kỳ): Thường được so sánh với 4140 (G41400) và 4142 (G41420)
• JIS (Nhật Bản): SCM440 / SCM445
• GOST (Nga): 38XM
• DIN (Đức): 42CrMo4
• BS (Anh):  42CrMo4 / 708M40
• NF (Pháp): 42CrMo4
• GB/T (Trung Quốc): 42CrMo (A30422) / 42CrMoH (A30425)

Thép Aobo có thể cung cấp 42CrMo4 theo tiêu chuẩn bạn yêu cầu.

3. Xử lý nhiệt của thép 42CrMo4

Hiểu được các tùy chọn xử lý nhiệt cho thép hợp kim 42CrMo4 là điều cần thiết để đạt được các tính chất cơ học mong muốn cho các ứng dụng cụ thể. Aobo Steel có nhiều kinh nghiệm với vật liệu này và hướng dẫn này phác thảo các quy trình xử lý nhiệt phổ biến.

3.1 Điều kiện cung cấp ban đầu

Thép 42CrMo4 thường được cung cấp trong những điều kiện cụ thể ảnh hưởng đến quá trình xử lý tiếp theo. Hiểu được những điều này là bước đầu tiên.

3.1.1 Điều kiện ủ

Xử lý nhiệt thường được thực hiện ở nhiệt độ 830-850°C, sau đó là làm nguội chậm trong lò. Thời gian giữ nhiệt phụ thuộc vào độ dày của phần (ví dụ: 3-4 giờ đối với phần tiêu chuẩn). Quá trình này tạo ra cấu trúc vi mô mềm hơn (độ cứng tối đa ≤217 HBW), lý tưởng để gia công trước khi xử lý tiếp theo.

3.1.2 Điều kiện chuẩn hóa

Chuẩn hóa bao gồm việc nung nóng đến 870-880°C trong 1-2 giờ, sau đó làm mát bằng không khí. Điều này làm tinh chỉnh cấu trúc hạt, tạo ra một lớp nền đồng nhất để xử lý nhiệt tiếp theo. Độ cứng thường là ≤255 HBW. Thỉnh thoảng, tôi luyện ở nhiệt độ 480°C (900°F) trở lên sau khi chuẩn hóa để giảm độ bền kéo nếu cần.

3.2 Làm cứng và ram (Làm nguội và ram – Q&T)

Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ cứng cao hơn, tôi và ram (Q&T) là quy trình tiêu chuẩn được áp dụng cho 42CrMo4.

3.2.1 Làm cứng (làm nguội)

Bước này bao gồm việc nung nóng 42CrMo4 đến nhiệt độ austenit hóa của nó, thường là 850-880°C. Thời gian ngâm thích hợp ở nhiệt độ này là rất quan trọng đối với cấu trúc austenit đồng nhất. Sau đó, làm nguội nhanh (làm nguội) biến đổi austenit thành martensite cứng.

Làm nguội bằng dầu là tiêu chuẩn cho 42CrMo4, cân bằng tốc độ làm mát với rủi ro biến dạng tối thiểu, đặc biệt là đối với các phần nhỏ đến trung bình. Làm nguội bằng nước có thể được sử dụng cho các phần dày hơn để đạt được độ cứng xuyên suốt nhưng làm tăng nguy cơ nứt do sốc nhiệt lớn hơn. Các loại tương tự như 4140 cũng thường được làm nguội bằng dầu sau khi austenit hóa (845-925°C / 1550-1700°F).

3.2.2 Làm nguội

Martensite tôi cứng nhưng nhìn chung quá giòn để sử dụng trong kỹ thuật. Tôi luyện là điều cần thiết để cải thiện độ dẻo dai. Điều này bao gồm việc nung lại thép tôi luyện đến nhiệt độ cụ thể dưới Ac1 (thường là 450-650°C), giữ trong một khoảng thời gian nhất định (ví dụ: 2 giờ), sau đó làm nguội (thường là trong không khí hoặc dầu).

Nhiệt độ tôi luyện được chọn sẽ kiểm soát trực tiếp sự cân bằng cuối cùng của các tính chất cơ học:

• Nhiệt độ thấp (ví dụ: 450°C): Những nhiệt độ này làm tăng tối đa độ cứng và độ bền, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng có khả năng chống mài mòn cao.
• Nhiệt độ trung gian (ví dụ: 500-600°C): Cung cấp sự kết hợp cân bằng giữa độ bền cao và độ dẻo dai tốt, phổ biến đối với các thành phần như bánh răng và trục. Làm nguội ở 580°C sau khi làm nguội bằng dầu từ 850°C có thể đạt được độ bền kéo ≥1100 MPa và độ bền chảy ≥950 MPa.
• Nhiệt độ cao (ví dụ: 650°C): Có độ bền và độ cứng thấp hơn nhưng tăng đáng kể độ dẻo và độ bền va đập.

Ghi chú: Nói chung, nên tránh tôi luyện ở nhiệt độ 230-370°C (450-700°F) đối với thép 42CrMo4, tương tự như thép 4140, do nguy cơ "giòn xanh", có thể làm giảm độ dẻo dai.

3.3 Kỹ thuật làm cứng bề mặt

Các ứng dụng cụ thể có thể được hưởng lợi từ việc làm cứng bề mặt để cải thiện khả năng chống mài mòn trong khi vẫn duy trì độ bền lõi.

3.2.3 Làm cứng cảm ứng

Quá trình này làm nóng nhanh lớp bề mặt bằng trường điện từ đến nhiệt độ austenit hóa, sau đó là quá trình làm nguội ngay lập tức (thường là trong nhũ tương). Có thể làm nguội ở nhiệt độ thấp (ví dụ: 150-180°C) để giảm ứng suất mà không làm giảm đáng kể độ cứng bề mặt (có khả năng ≥56 HRC). Làm cứng cảm ứng thành công 42CrMo4 có thể đạt được độ cứng bề mặt khoảng 670 Hv.

3.2.4 Thấm nitơ và boron hóa

Để có độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn vượt trội, các quy trình như thấm nitơ hoặc boron hóa có thể được áp dụng sau quá trình xử lý Q&T chính. Các phương pháp xử lý nhiệt hóa học này sẽ thay đổi thành phần bề mặt để tạo ra các lớp cực kỳ cứng.

4. Tính chất cơ học của thép 42CrMo4 (Điều kiện tôi và ram)

Ở trạng thái tôi và ram (Q+T), 42CrMo4 mang lại hiệu suất cơ học tuyệt vời. Các giá trị điển hình sau khi tôi dầu (850°C) và ram (580°C) có thể bao gồm:

• Độ bền kéo (Rm): ≥ 1100MPa
• Giới hạn chảy (ReL): ≥ 950MPa
• Độ giãn dài (A): ≥ 12%
• Độ bền va đập (KV/KU hoặc aK): Giá trị phụ thuộc vào phương pháp thử nghiệm, nhưng độ dẻo dai tốt là đặc trưng (ví dụ: ≥ 80 J/cm²).

Hãy nhớ rằng, tính chất cuối cùng phụ thuộc trực tiếp vào các thông số xử lý nhiệt cụ thể được sử dụng.

5. Ứng dụng phổ biến

Sự kết hợp giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn làm cho 42CrMo4 phù hợp với nhiều loại linh kiện đòi hỏi khắt khe:

• Xây dựng máy móc: Các bộ phận chịu ứng suất cao như bánh răng, trục, trục xe, thanh truyền, trục khuỷu và bu lông cường độ cao.
• Dụng cụ: Khuôn nhựa cỡ lớn và vừa, khung khuôn, khuôn rèn (tùy theo nhu cầu ứng dụng), khuôn dập nguội.
• Khác: Bình khí và các bộ phận có dung tích lớn đòi hỏi độ bền chịu mỏi cao.