Сталь 4130 и 4140: полное руководство по материалам

Стали AISI 4130 и AISI 4140 относятся к семейству среднеуглеродистых низколегированных сталей. Основными легирующими элементами являются углерод, хром и молибден. Основным отличием этих сталей является содержание углерода. Из-за более высокого процентного содержания углерода в AISI 4140 он является сильным кандидатом для высокопрочных применений, чем AISI 4130. AISI 4130 является лучшим выбором для конструкторов, где хорошая свариваемость и относительно высокая прочность имеют первостепенное значение. В этой статье вы получите глубокое представление о техническом сравнении AISI 4130 и AISI 4140.

Что такое сталь 4130?

AISI 4130 имеет содержание углерода в пределах 0.28-0.33 мас.% углерода. Он используется в автомобильной, аэрокосмической, инструментальной, велосипедной и нефтегазовой промышленности. Он также известен как хроммолибденовый сплав.

Что такое сталь 4140?

AISI 4140 — это хромомолибденовая сталь . Содержание углерода в стали 4140 составляет 0.38–0.48 мас.%, что обеспечивает ей более высокую твердость, чем у стали 4130. Она прочнее углеродистой стали. Эквивалентом стали 4140 является _25CrMo4.

Является ли легированная сталь 4140 магнитной?

Да, он магнитный. Термическая обработка и содержание углерода могут влиять на магнитные свойства 4041. Чем выше содержание углерода, магнитный отклик будет более заметным.

4140 — это высокоуглеродистая сталь?

Нет, это не высокоуглеродистая сталь, а низколегированная сталь.

Разница между 4130 и 4140

Химические свойства стали 4130 и 4140

За исключением процентного содержания углерода, химический состав AISI 4130 и AISI 4140 одинаков. Химический состав в массовых процентах приведен в таблице ниже:

Более высокое содержание углерода в AISI 4140 обеспечивает его высокую твердость и превосходную прочность. После углерода хром и молибден вносят основной вклад в повышение прокаливаемости и прочности стали 4130 и 4140.

Физические свойства

AISI 4130 и AISI 4140 принадлежат к одному семейству сталей с небольшим изменением содержания углерода. Физические свойства обеих сталей практически одинаковы.

1. Плотность: Плотность AISI 4130 и AISI 4140 одинакова, т.е. 7.85 г/см.³.
2. ферромагнитный: Обе стали ферромагнитны при комнатной температуре. Это важное свойство, которое используется для отделения очистки AISI 4130 и AISI 4140 от очистки нержавеющей стали.
3. Температура плавления: Температура плавления обоих сплавов ~1432 ˚C.
4. коэффициент Пуассона: Коэффициент Пуассона для обеих сталей составляет около 0.27.

Свойства стали 4130 и 4140

Механические свойства AISI 4130 и AISI 4140 напрямую связаны с условиями их термообработки и историей обработки. Процессы нормализации, отжига и сфероидизации AISI 4130 и AISI 4140 образуют более мягкую микроструктуру, что соответствует более низкой твердости и прочности. Однако эти стали обычно используются в закаленном и отпущенном состоянии. Окончательные механические свойства зависят от температуры отпуска. Механические свойства при комнатной температуре в закаленном и отпущенном состоянии приведены в таблице ниже:

Дата, представленная в таблице выше, основана на различных температурах отпуска.

Механические свойства AISI 4130 и 4140 действительно важны при холодной обработке. Параметры пластичности, т.е. более высокий процент удлинения и большое уменьшение площади, благоприятствуют процессам холодной обработки, таким как холодная прокатка, холодное формование, деформирование и т. д. Низкая пластичность и высокая прочность плохо влияют на процессы холодной обработки. С другой стороны, требования к высокой прочности представляют собой главный интерес для конечной продукции. Конечные продукты обычно используются в закаленном и отпущенном состоянии.

Таблица твердости стали 4130

Таблица твердости стали 4140

Твердость стали 4140 приведена в таблице;

Прочность на разрыв

Предел прочности также известен как предел прочности на разрыв, который представляет собой максимальную нагрузку, которую выдерживает образец. AISI 4140 имеет более высокую прочность на разрыв, чем AISI 4130.

предел текучести

Макс. напряжение, выдерживаемое образцом или объектом до пластической деформации, называется пределом текучести. Сталь 4140 имеет лучший предел текучести, чем материал 4130. Предел текучести стали 4130 составляет 600-1200 МПа.

Теплопроводность

Теплопроводность обеих сталей составляет 36-42 Вт/м·К.

относительное удлинение

Стали 4041 имеют удлинение в пределах 12-20 %, тогда как сталь 4130 — 12-24 %.

Более высокая прокаливаемость

Высокое содержание углерода в AISI 4140 обеспечивает более высокую прокаливаемость, чем AISI 4130. Однако AISI 4130 имеет низкую или среднюю прокаливаемость и обычно затвердевает в воде. Однако ее прокаливаемость значительно выше, чем у простых углеродистых сталей. Благодаря высокой прокаливаемости AISI 4140 можно изготавливать более толстые детали с одинаковой твердостью от поверхности к центру. Соответственно, более низкая прокаливаемость AISI 4130 по сравнению с AISI 4140 ограничивает возможность изготовления деталей меньшего размера. Для более толстых деталей AISI 4130 — не лучший выбор для дизайнеров.

Сталь 4130 против 4140: свариваемость

Свариваемость любой стали обратно пропорциональна содержанию в ней углерода. Свариваемость AISI 4130 лучше, чем у AISI 4140, из-за разницы в процентном содержании углерода. Сварка AISI 4140 имеет решающее значение из-за более высокого содержания углерода. Растрескивание сварного шва является серьезной проблемой при сварке стали 4140. Условия термообработки также способствуют свариваемости этих сталей. Закалка и отпуск повышают вероятность растрескивания сварного шва. Однако для лучшей свариваемости важны предварительный и последующий нагрев, правильная конструкция, подходящие условия термообработки и выбор подходящего сварочного электрода. Обычно сварочные операции при производстве стали AISI 4140 применяются редко из-за ее меньшей свариваемости.

Сталь 4130 против 4140: обрабатываемость

Обрабатываемость является важным фактором при производстве стальных деталей. Обычно более низкая твердость стали способствует обрабатываемости, а более высокая твердость приводит к износу режущих инструментов. С этой точки зрения AISI 4130 имеет лучшую обрабатываемость, чем AISI 4140 в закаленном и отпущенном состоянии. Обычно механическую обработку этих сталей проводят в нормализованном состоянии. Окончательные размеры изделия достигаются с помощью операции шлифования.

Свойства термической обработки стали

Термическая обработка изменяет микроструктуру стали, что приводит к изменению механических свойств стали AISI 4130 и AISI4140. Отжиг, нормализация, закалка, отпуск и сфероидизация являются наиболее распространенными процессами термообработки, которые применяются к этим сталям в зависимости от их требуемых свойств. Эти процессы термообработки определяются применением. Обычно закалка и отпуск являются заключительным процессом термообработки этих легированных сталей. Однако отжиг и сфероидизация обычно используются в качестве промежуточного процесса при холодной штамповке.

Нормализация проводится на горячедеформированных изделиях AISI 4130 и AISI 4140. Она создает равномерную микроструктуру и снимает внутренние напряжения. Нормализующая или сфероидизирующая термообработка обычно используется для достижения более мягкой структуры этих сталей, что еще больше облегчает операции холодной обработки без образования трещин.

Сталь AISI 4130 может подвергаться закалке в широком диапазоне 200-700 ˚C. В отличие от этого, AISI 4140 имеет диапазон охрупчивания в диапазоне 230–375 ˚C. При отпуске в этом диапазоне ударная вязкость AISI 4140 значительно снижается.

На рисунке 1 показана зависимость ударной вязкости стали AISI4140 от температуры отпуска.

Упрочнение корпуса

В некоторых случаях цементирование является существенным требованием при проектировании, например, в тракторах, коленчатых валах и шестернях автомобилей, мотоциклов и т. д. Цементация AISI 4130 и AISI 4140 возможна с использованием кариозных методов. Что касается AISI 4130, то цементация используется для упрочнения поверхности любого компонента. Используя технику поверхностной закалки цементацией, можно достичь твердости до 60 HRC, сохраняя при этом более мягкую сердцевину высокой ударной вязкостью.

Азотирование и индукционная закалка — популярные методы цементации, применяемые к AISI 4140. После закалки и отпуска проводится индукционная закалка AISI 4140 для достижения более твердой поверхности. Твердость покрытия до 64 HRC возможна при использовании индукционной закалки AISI 4140. Глубина индукционной закалки зависит от технологических параметров и частоты станка. Азотирование наносится на гидравлический цилиндр, шестерню масляного насоса, втулку для сцепления пневматического инструмента, морскую косозубую передачу и т. д.

Разница между диаграммой 4130 и 4140

Что дороже

Сталь AISI 4140 имеет более высокую прочность и твердость по сравнению со сталью AISI 4130. Производственные процессы AISI 4140 требуют дорогостоящих штампов, инструментов и энергии. Производственные процессы, такие как прокатка, ковка, холодная прокатка, формовка потоком и механическая обработка стали AISI 4140, стоят дороже, чем AISI 4130. Таким образом, исходя из стоимости производства, можно сказать, что AISI 4140 дороже, чем AISI 4130.

Для чего используется сталь 4140

Сталь AISI 4140 находит широкое применение в автомобильной, сельском хозяйстве, нефтегазовой, аэрокосмической и морской промышленности. Он также используется в инструментах и ​​штампах из-за его способности выдерживать высокие нагрузки и износ.

В автомобильной промышленности сталь AISI 4140 используется для изготовления коленчатых валов, коленчатых валов, распределительных валов и различных типов шестерен. Он также используется при производстве тракторов, которые используются в сельскохозяйственной промышленности. Различные типы крепежа и фитингов, изготовлены из стали AISI 4140.

Подходит ли сталь 4140 для ножей?

AISI 4140 – не лучший выбор для изготовления ножей. Однако из-за его способности затвердевать следует выбирать его для этого применения. Но окончательные свойства ножей должны быть достигнуты путем правильного выбора температуры отпуска, чтобы придать ножам соответствующую прочность. Конечный продукт должен иметь высокую твердость, прочность и достаточную вязкость.

Для чего используется сталь 4130

Умеренно высокая прочность, хорошая ударная вязкость, превосходная свариваемость и отличные механические свойства делают сталь AISI 4130 подходящим кандидатом для множества применений в различных отраслях промышленности.

В автомобильной промышленности из стали AISI 4130 изготавливают различные компоненты, например, детали шасси, опоры двигателя, фитинги и крепежные элементы. Эта сталь также используется в строительной промышленности для изготовления различных типов балок. Многочисленные сварные узлы, фитинги и заклепки из стали AISI 4130 также используются в нефтегазовой, морской и автомобильной промышленности.

Плюсы и минусы 4130 и 4140

AISI 4130 и AISI 4140 относятся к одному семейству сталей. Небольшие изменения в их химическом составе придают им особый набор свойств, делающих их пригодными для конкретного применения. Преимущества стали AISI 4130 — хорошая обрабатываемость, лучшая свариваемость и умеренно высокая прочность. Компоненты и узлы, изготовленные из AISI 4130, также обладают хорошей ударной вязкостью и усталостной прочностью. Из-за относительно низкой прокаливаемости AISI 4130 по сравнению с AISI 4130, он обычно ограничивается небольшим размером мелких деталей. Способность стали AISI 4130 затвердевать от поверхности до сердцевины хуже, чем у AISI 4140. Однако сталь AISI 4130 не является хорошим выбором для тех применений, где требуется очень высокая прочность и твердость.

Сталь AISI 4140 обладает уникальным набором свойств, которые делают её подходящей для определённых применений. В тех областях, где высокая прочность, износостойкость и высокая твёрдость являются первостепенными требованиями к конструкции, AISI 4140 всегда будет предпочтительнее, чем AISI 4130. Однако у стали AISI 4140 есть и некоторые недостатки, например, плохая свариваемость. В узлах, где требуется сварка, AISI 4140 обычно не является лучшим выбором для производителей. Кроме того, она имеет худшую обрабатываемость, чем AISI 4130. Благодаря отличной закаливаемости, из стали AISI 4140 можно изготавливать детали больших размеров .

Какой лучше 4130 и 4140

Материалы указаны для применения. Ответ, лучше или хуже, зависит от области применения этих сталей. Поскольку AISI 4140 обладает очень высокой прочностью, твердостью и износостойкостью, поэтому он является лучшим выбором для производителей в тех случаях, когда такие свойства необходимы. С другой стороны, там, где требуется высокая прочность, повышенная износостойкость и высокая твердость, AISI 4130 не может быть предпочтительным. AISI 4130 является лучшим выбором по сравнению с AISI 4140 в тех случаях, когда требуются циклические нагрузки, сварка и хорошая обрабатываемость. AISI 4130 также обеспечивает лучшую прочность и демпфирование конструкций. Обе стали обладают уникальным набором свойств, которые делают их пригодными для конкретного применения.

Как следует выбирать?

Выбор материала будет полностью зависеть от области применения. Предположим, что конечный продукт обладает прочностью от умеренной до высокой, а также хорошей свариваемостью и обрабатываемостью, тогда выбор будет 4130.

Когда использовать фитинги из нержавеющей стали 4130 и 4140

Благодаря своим уникальным свойствам стальные фитинги AISI 4130 и AISI 4140 широко используются в различных отраслях промышленности в зависимости от их конкретного применения. Как известно, сталь AISI 4140 прочнее и тверже стали AISI 4130, поэтому фитинги из AISI 4140 применяются там, где требуется сочетание высокой прочности, умеренной ударной вязкости и стойкости к износу. Эти фитинги чаще всего используются в тяжелом промышленном оборудовании, где отсутствуют динамические или циклические нагрузки.

Поскольку AISI 4130 намного прочнее AISI 4140, его фитинги используются в тех случаях, когда условия прочности не являются жесткими. Эти фитинги используются там, где требуется высокая прочность, хорошая ударная вязкость и устойчивость к динамическим нагрузкам и вибрации. Сварка такой арматуры возможна и проста по сравнению с арматурой из стали АУИ 4140.

Почему стоит выбрать Tuofa для изготовления деталей из нержавеющей стали на заказ

Tuofa — известная компания по производству различных изделий из стали, латуни, титана, оснащенных станками с ЧПУ и множеством других технологий. Мы предлагаем вам лучшие продукты и наши экспертные консультации. Мы здесь, чтобы предоставить вам хорошее обслуживание клиентов и мнения наших экспертов относительно ваших промышленных проблем, а также помочь вам выбрать наиболее подходящий материал для ваших применений, сэкономив при этом ваши деньги и время.

Часто задаваемые вопросы о деталях из нержавеющей стали

4140 это инструментальная сталь?

AISI 4140 специально не используется в качестве инструментальной стали. Относится к среднеуглеродистым низколегированным сталям. Популярные инструментальные стали — Н-13, Д2 и К105. Эти стали имеют высокое содержание углерода и других легирующих элементов и обычно относятся к категории высоколегированных сталей.

Что прочнее стали 4140?

AISI 4140 прочнее стали AISI 4130. Однако существует несколько других сталей, которые намного прочнее, чем AISI 4140. Инструментальные стали и мартенситностареющие стали 300, 350 и 400 являются лишь немногими примерами более прочных сталей.

В чем разница между сталью 4140 и 4340

Процент углерода является основным отличием стали AUSI 4130 и AISI 4140. Более высокий процент углерода в AISI 4140 делает его прочнее и тверже по сравнению с AISI 4130.