Gatunek AISI/SAE 4140 to wszechstronny stop o dobrej odporności na korozję atmosferyczną i rozsądnej wytrzymałości. Pokazuje dobre ogólne kombinacje wytrzymałości, ciągliwości, odporności na zużycie i wytrzymałości zmęczeniowej.
APLIKACJE
Stop ten znajduje wiele zastosowań jako odkuwki dla przemysłu lotniczego, naftowego i gazowego, a także niezliczone zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym, rolniczym i obronnym. Typowe zastosowania to kute koła zębate i wały, wrzeciona, uchwyty, przyrządy i kołnierze.
KUCIE
Kucie tej stali powinno odbywać się w temperaturze od 2200 do 1650 º F (1200 do 900 º C). Im niższa temperatura wykańczania kucia, tym drobniejsza będzie wielkość ziarna. Idealnie stop ten nie powinien być kuty poniżej 1650 º F (900 º C) i powinien być powoli schładzany po kuciu.
OBRÓBKA CIEPLNA
Obróbka cieplna jest przeprowadzana po obróbce na gorąco, aby stal nadawała się do obróbki skrawaniem i aby spełniała zakresy właściwości mechanicznych określonych dla poszczególnych zastosowań stali.
WYŻARZANIE
Odkuwki gatunku 4140 można wyżarzać, przenosząc części bezpośrednio z operacji kucia do pieca utrzymywanego w odpowiedniej temperaturze, między 1450 a 1550 º F (790 a 840 ºC), wytrzymując przez odpowiedni czas, a następnie schładzając piec, tworząc konstrukcja przystosowana do obróbki skrawaniem. Ten rodzaj obróbki najlepiej nadaje się do części o prostych kształtach. Jeśli niektóre obszary odkuwki zostaną wykończone znacznie zimniej niż inne, nie zostanie uzyskana jednolita struktura, w takim przypadku można zastosować wyżarzanie sferoidyzujące w temperaturze około 1380 ° F (750 ° C). Można śmiało powiedzieć, że samo doświadczenie zadecyduje o najlepszym rodzaju obróbki wyżarzającej przed obróbką skrawaniem.
NORMALIZUJĄCY
Proces ten definiuje się jako nagrzewanie stali do temperatury powyżej zakresu przemiany ferrytu w austenit, a następnie chłodzenie w powietrzu do temperatury znacznie poniżej tego zakresu przemiany. Obróbka ta może być przeprowadzana na wyrobach kutych jako obróbka kondycjonująca przed końcową obróbką cieplną. Normalizacja służy również do udoskonalenia struktury odkuwek, które mogły ostygnąć nierównomiernie w wyniku operacji kucia. Nominalna temperatura normalizacji dla gatunku 4140 wynosi 1600°F (870°C), ale doświadczenie produkcyjne może wymagać temperatury o 50°F (10°C) powyżej lub poniżej tej wartości. W rzeczywistości, gdy odkuwki są normalizowane przed, powiedzmy, nawęglaniem lub hartowaniem i odpuszczaniem, stosuje się górny zakres temperatur normalizacyjnych. Gdy normalizacja jest końcową obróbką cieplną, stosuje się niższy zakres temperatur.
HARTOWANIE
Ta obróbka cieplna powoduje powstawanie martenzytu po hartowaniu, stąd duży wzrost twardości i wytrzymałości na rozciąganie wraz z pewną utratą plastyczności. Stal powinna być austenityzowana w temperaturze od 1500 do 1550 ° F (815 do 845 ° C), rzeczywista temperatura jest funkcją składu chemicznego w dozwolonym zakresie, rozmiaru przekroju i metody chłodzenia. Austenityzacja powinna zapewnić, że wszystkie mikroskładniki w stali zostaną przekształcone w austenit. Mniejsze sekcje 4140 można hartować w oleju, cięższe sekcje w wodzie.
Odpuszczanie przeprowadza się w celu odciążenia z procesu hartowania, ale przede wszystkim w celu uzyskania wymaganych właściwości mechanicznych. Rzeczywista temperatura odpuszczania zostanie wybrana tak, aby spełniała wymagane właściwości, aw wielu przypadkach będzie to kwestia prób i błędów.
OBRÓBKA
Stop jest łatwo obrabialny. Proste kształty można obrabiać po obróbce normalizującej, podczas gdy bardziej złożone kształty będą wymagały wyżarzania. . Na poziomie węgla tego gatunku struktura grubego perlitu płytkowego do grubego sferoidytu jest zwykle optymalna pod względem skrawalności
SPAWALNOŚĆ
Gatunek ten ma dobrą spawalność i może być spawany dowolną komercyjną metodą. Części należy podgrzać przed spawaniem do około 1100 º F (590 º C), a następnie odprężyć. Części w stanie utwardzonym i odpuszczonym nie powinny być spawane, ponieważ wpłynie to niekorzystnie na właściwości mechaniczne. Części należy spawać tylko w stanie wyżarzonym.
