مشخصات عمومی آلیاژ 4140

فولاد AISI 4140 که با فولاد MO40 نیزشناخته می شود، در دسته فولاد های کم آلیاژ طبقه بندی میشود. این فولاد حاوی کروم ، مولیبدن و منگنز است. MO40 به دلیل وجود عناصر با ارزشی که در بالا ذکر شد باعث شده است تا خصوصیات مکانیکی مهم که در صنایع بیشماری مورد استفاده قرار می گیرد در این فولاد شکل بگیرد. این آلیاژ به دلیل سختی ، استحکام بالا در برابر تنش خستگی و سایش و مقاومت در برابر ضربه ، مواد بسیار مناسبی محسوب می شود. از مشخصات فولاد 4140 به خواص مکانیکی بینظیر آن می‌توان اشاره کرد. فولاد 4140، یک آلیاژ همه کاره با مقاومت در برابر خوردگی و استحکام مناسب است. این آلیاژ ترکیب فوق العاده ای از استحکام ، چقرمگی ، مقاومت در برابر سایش و خستگی را نشان می دهد. در ادامه با ما همرا باشید تا با خواص مکانیکی فولاد 4140 آشنا خواهید شد.

فولاد 4140 چگونه ساخته می‌شود؟

فولاد آلیاژی MO40 با قرار دادن آهن ، کربن و سایر عناصر آلیاژی در کوره برقی یا کوره اکسیژن ساخته می‌شود. عناصر اصلی آلیاژی اضافه شده به AISI / SAE 4140 عبارتند از:

1-کروم

2-منگنز

3-مولیبدن

هنگامی که آهن ، کربن و سایر عناصر آلیاژی به صورت مایع با هم مخلوط شدند، باید خنک شود. در نهایت این فولاد ممکن است آنیل شود. پس از اتمام کامل بازپخت، برای تبدیل به فاز مذاب، فولاد مجدداً گرم می شود تا در شکل مورد نظر ریخته شود. در ادامه می توان آن را از طریق غلطک یا ابزارهای دیگر با سردکاری یا گرم کاری به ضخامت مورد نظر رساند. البته عملیات ویژه دیگری نیز وجود دارد که می تواند برای بهبود خصوصیات مکانیکی به این موارد اضافه کرد.

افزودن کروم و مولیبدن مقاومت دربرابر خوردگی را تقویت می کند. مولیبدن برای مقاومت در برابر خوردگی در اثر کلریدها می تواند بسیار مفید باشد که به ترکیب شیمیایی این فولاد اضافه شده است. منگنز موجود در این آلیاژ برای افزایش سختی و به عنوان deoxidizer استفاده می شود. در فولادهای آلیاژی ، منگنز همچنین می تواند با گوگرد ترکیب شود تا ماشینکاری را بهبود ببخشد و روند کاربراسیون را مؤثرتر کند.

لازم به ذکر است که 69 درصد ترکیب آلیاژ 4140 با ترکیب آلیاژ استیل ضدزنگ 316 مشترک است.

خصوصیات مکانیکی آلیاژ 4140

AISI 4140 چندین ویژگی مکانیکی مهم دارد، از جمله:

1-مقاومت کششی: این فولاد به طور معمول دارای مقاومت کششی نهایی در حدود 95،000 psi است.

2-سختی

3-شکل پذیری

4-سخت کاری

فورجینگ 4140

فورجینگ آلیاژ 4140  باید در دمای بین  2200 و 1650 درجه فارنهایت (1200 و 900 درجه سانتی گراد) انجام شود. هرچه دمای پایانی فورجینگ پایین‌تر باشد ، اندازه دانه ظریف تر خواهد بود. این آلیاژ در حالت ایده آل نباید در زیر دمای 1650 درجه فارنهایت (900 º درجه سانتیگراد) فورجینگ شود و پس از آن باید آهسته سرد شود.

عملیات حرارتی 4140

عملیات حرارتی پس از کار گرم برای تهیه فولاد مناسب برای ماشینکاری انجام میشود. همچنین برای اینکه خاصیت مکانیکی فولاد MO40 برای کاربردهای خاص بهینه شود از این عملیات استفاده می شود.

آنیل کردن (بازپخت)

فورجینگ گرید 4140 ممکن است با انتقال قطعات از عملیات فورجینگ به کوره ای که در دمای مناسب نگهداری می شود ، بین( 1450 تا 1550فارنهایت) و(790 تا 840 سانتیگراد)آنیل شود. بعد از خنک کردن کوره ، تشکیل یک ساختار مناسب برای ماشینکاری. این نوع عملیات برای قطعات با اشکال ساده بهترین استفاده می شود. اگر بعضی از نواحی فورجینگ بسیار سردتر از سایرین به پایان برسد ، یک ساختار یکنواخت حاصل نمی شود. در این صورت ممکن است از یک آنیل کروی کردن در دمای 1380 درجه فارنهایت (750 درجه سانتیگراد) استفاده شود. به راحتی می توان گفت که با استفاده از تجربه میتوان بهترین نوع عملیات آنیلینگ قبل از ماشینکاری را انتخاب کرد.

آلیاژ AISI 4140 در شرایط آنیل ماشین کاری خوب دارد.

شکل پذیری

 فولاد آلیاژی AISI 4140 دارای شکل پذیری بالایی است. این آلیاژ را میتوان با استفاده از روشهای معمول در شرایط آنیل شکل داد. برای شکل‌پذیری به فشار بیشتری نیاز دارد زیرا از فولادهای کربن معمولی سختتر است.

جوشکاری

فولاد AISI 4140 با استفاده از تمام روشهای متداول قابل جوشکاری است. با این وجود ، اگراین فولاد در شرایط عملیات حرارتی جوش داده شود ، خواص مکانیکی آن تحت تأثیر قرار می گیرد. نکته قابل توجه این است که عملیات حرارتی پس از جوشکاری نیز روی این فلز باید انجام شود.

کاربرد فولاد 4140

از آنجا که این فولاد در گروه فولاد های خاص و کم آلیاژ طبقه بندی میشوند، مینوان گفت که این فلز کاربرد های خاص صنایع را برطرف میکند و به صورت معمول برای مصارف عادی نمیتوان آن را پیشنهاد کرد اگر بخواهیم از کاربرد های آن نام ببریم میتوانید به صنعت هوا و فضا ، نفت و گاز صنایع دفاعی و کشاورزی ، صنعت خودرو سازی و تمامی صنعت هایی که نیاز به کاربرد های ذکر شده در مقاله دارند نام ببریم.