فولاد mo40 که از آن تحت عنوان فولاد 4140 نیز یاد میشود، به دلیل خواص مطلوبی همچون چقرمگی، استحکام خستگی بالا و مقاومت به سایش و مقاومت به ضربه خوب، کاربردهای فراوانی دارد. Mo40 steel اغلب در قالب میلگرد آلیاژی و نیز ورق به کار برده میشود. در این مقاله به‌طور مفصل به بررسی خواص و کاربرد متریال mo40 پرداخته میشود. برای مشاهده قیمت میلگرد آجدار به این لینک مراجعه نمایید.
فولاد mo40 چیست ؟
فولاد mo40 یک فولاد کم آلیاژ است که عناصر آلیاژی اصلی آن شامل کروم، مولیبدن و منگنز می‌شوند. به دلیل خواص منحصربه‌فرد این نوع فولاد، گریدهای بسیار کمی وجود دارند که بتوانند به‌عنوان جایگزین مناسبی برای فولاد mo40 انتخاب شوند. به همین دلیل، mo40 material یکی از پرفروش‌ترین و پرکاربردترین نوع فولاد به شمار می‌رود.
یکی از نام‌های رایجی که برای این فولاد در کنار نام mo40 استفاده میشود، فولاد 4140 است. این نوع نام‌گذاری مطابق استاندارد ASTM A29 است که براساس یک الگوی خاص، به این شکل معرفی میشود. در این نوع نمادگذاری، اولین عدد از سمت چپ یعنی عدد 4، بر گروه آلیاژی این فولاد دلالت دارد. عدد 4 نشان‌دهنده خانواده فولادهای دارای مولیبدن است. عدد 1 نیز بر مقدار کروم افزوده‌شده نسبت به حالت مبنا اشاره دارد. در انتها نیز عدد 40 قرار دارد که تنها به‌صورت یک شماره و نماد است تا فولادهای خانواده 41XX را از یکدیگر متمایز کند.
استانداردهای فولاد mo40
همان‌طور که در بالا به آن اشاره شد، فولادهای mo40 تحت استانداردهای مختلفی معرفی می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها ASTM و DIN هستند. در جدول زیر، سایر استاندارد آهن آلات برای فولاد mo40 آورده شده است.
تولید فولاد 4140
فولاد mo40 با آلیاژسازی عناصری چون آهن، کربن، کروم، منگنز و مولیبدن در کوره قوس الکتریکی یا کوره اکسیژن قلیایی تولید میشود. در ابتدا، عناصر یادشده در حالت مذاب با یکدیگر مخلوط شده و سپس به این ترکیب اجازه داده میشود تا سرد شود. در مرحله بعدی نیز بسته به نیاز، فولاد موردنظر به‌دفعات آنیل میشود. شرایط عملیات حرارتی و آنیل این نوع فولاد در ادامه شرح داده خواهد شد.
پس‌ازاینکه عملیات آنیل بر روی فولاد 4140 کاملاً انجام شد، فولاد مجدداً تا فاز مذاب حرارت دهی میشود که در اینجا امکان انجام کارگرم و یا کارسرد برای رسیدن به ضخامت‌های موردنیاز و یا ایجاد خواص مکانیکی مطلوب فراهم میشود. اگرچه که روش‌های دیگری نیز برای کاهش ضخامت و دستیابی به خواص مکانیکی موردنیاز وجود دارند، اما روش‌های یادشده متداول‌ترین آن‌ها هستند.
عملیات حرارتی فولاد mo40
عملیات حرارتی فولاد 4140 شامل حرارت دهی به آن تا دمای 845 درجه سانتی‌گراد و سپس کوئنچ کردن در روغن است. قبل از سخت کاری فولاد mo40 ، آن را با حرارت دهی تا 913 درجه سانتی‌گراد و نگهداری برای مدت طولانی در آن دما و سپس سردسازی در هوا، نرماله می‌کنند.
شرایط آنیل فولاد mo40
فولاد 4140 در دمای حدود 870 درجه سانتی‌گراد آنیل میشود. بدین منظور، فولاد در این دما تا زمان یکنواخت شدن دما در سرتاسر مقطع آن، نگه داشته میشود و سپس در اتمسفر کوره با سرعت آهسته خنک میشود.
شرایط تمپر فولاد mo40
فولاد 4140 می‌تواند برحسب اینکه چه مقدار سختی قرار است داشته باشد، در محدوده دمایی 200 تا 650 درجه سانتی‌گراد تمپر شود. سختی بالاتر، با تمپر کردن در دمای پایین‌تر قابل‌دستیابی است. برای مثال، استحکام کششی 1550 مگاپاسکال با تمپر کردن در دمای 316 درجه سانتی‌گراد و استحکام کششی 895 مگاپاسکال در دمای 538 درجه سانتی‌گراد به دست می‌آید. برای چنین منظوری، فولاد 4140 به مدت 1 ساعت به ازای هر 25 میلی‌متر از سطح مقطع، در محدوده دمایی یادشده حرارت دهی میشود و سپس در هوا خنک میشود.
مشخصات و خواص فولاد mo40
خواص مکانیکی
فولادهای کم آلیاژ 4140 به سبب وجود همین مقادیر کم از عناصر آلیاژی، خواص مکانیکی بسیارخوبی دارند. وجود کروم، مولیبدن و منگنز در این نوع فولادها عامل افزایش سختی و استحکام آن‌هاست. افزودن کروم و مولیبدن در فولاد mo40 باعث شده است تا از این نوع فولاد تحت عنوان فولاد "کرومولی" (chromoly) یاد شود. جدول زیر، برخی خواص فیزیکی و مکانیکی مانند نقطه ذوب، چگالی، استحکام و سختی فولاد mo40 را نشان می‌دهد.
خواص شیمیایی
افزودن کروم و مولیبدن به فولاد 4140، مقاومت به خوردگی این نوع فولاد را بهبود می‌بخشد. به‌ویژه اینکه، مولیبدن برای جلوگیری از وقوع خوردگی در مواجهه با کلریدها بسیار مفید است. منگنز نیز در mo40 steel به‌منظور افزایش سختی‌پذیری و قابلیت اکسیدزدایی افزوده میشود. همچنین، در فولادهای آلیاژی، منگنز می‌تواند با گوگرد ترکیب شده و به بهبود قابلیت ماشین‌کاری و فرآیند کربن‌دهی کمک کند. جدول ترکیب شیمیایی فولاد 4140 در زیر قابل رویت است.
ماشین‌کاری
این نوع فولاد از قابلیت ماشین‌کاری مناسبی در شرایط آنیل شده برخوردار است. اگر ماشین‌کاری فولاد 1212 را 100 در نظر بگیریم، فولاد 4140 نسبت به این فولاد دارای قابلیت ماشین‌کاری 65 است.
شکل‌دهی
فولاد 4140 دارای قابلیت شکل‌پذیری بالایی است که با تکنیک‌های سنتی در شرایط آنیل، فرم دهی میشود. بااین‌حال، این فولاد به فشار و نیروی بیشتری برای شکل‌دهی نسبت به فولاد ساده کربنی نیاز دارد. با روش های شکل دهی فولاد در این لینک آشنا شوید.
جوشکاری فولاد Mo40
فولاد 4140 قابلیت جوشکاری را داراست اما نیازمند پیش گرم کردن و نیز عملیات پس از جوشکاری است. این الزامات به دلیل تأثیرپذیری خواص مکانیکی فولاد از ناحیه حرارت دیده در حین جوشکاری هستند. همچنین، جوشکاری فولاد 4140 در شرایط عملیات حرارتی مجاز نیست.
فورجینگ
محدوده دمایی مناسب برای فورجینگ فولاد 4140، در گستره 925 تا 1200 درجه سانتی‌گراد است.
کار گرم
این نوع فولاد قابلیت کار گرم در محدوده دمایی 815 تا 1040 درجه سانتی‌گراد را دارد.
کار سرد
فولاد 4140 را میتوان با روش‌های سنتی که نورد یکی از رایج‌ترین آن‌هاست، در شرایط آنیل، کار سرد کرد.
کاربرد فولاد 4140
این فولاد به دلیل چقرمگی، مقاومت در برابر سایش و ضربه و استحکام خستگی بالا اغلب برای شفت، میل‌لنگ، چرخ‌دنده و قطعات ماشین‌آلات استفاده میشود. این نوع فولاد معمولاً در قالب میلگرد، ورق، صفحه و مقاطع مربعی مورداستفاده قرار می‌گیرد.
سؤالات متداول
1- فولاد mo40 چیست؟
فولاد AISI 4140 در استاندارد DIN با شماره متریال 1.7225 تحت عنوان فولاد Mo40 معرفی میشود که یک نوع فولاد کم آلیاژ است.
2- فولاد mo40 در استاندارد BS به چه صورت نمایش داده میشود؟
42CrMo4 در استاندارد BS، همان فولاد AISI 4140 یا Mo40 است.
3- مهم‌ترین عناصر آلیاژی در فولاد Mo40 کدام اند؟
کربن، کروم، مولیبدن، منگنز