Инженерлік дизайнда,стресс бередіқұрылымдық немесе жүк көтергіш тетіктер үшін материалдарды таңдау кезінде ең маңызды механикалық қасиеттердің бірі болып табылады. Ол материалдың пластикалық деформациялану нүктесін анықтайды, яғни жүктемені алып тастағаннан кейін ол бастапқы пішініне оралмайды. Легирленген болаттарға келетін болсақ,4140 болатжоғары шығымдылығы мен тамаша механикалық өнімділігі арқасында ең танымал және сенімді таңдаулардың бірі болып табылады.
Бұл мақаладанsakysteel4140 болаттың шығымдылық кернеуіне, оның термиялық өңдеуге байланысты қалай өзгеретініне және оның нақты әлемдік өнеркәсіптік қолданбаларда неге маңызды екеніне терең бойлайды. Материалды дұрыс таңдауға көмектесу үшін біз оны басқа қарапайым инженерлік болаттармен салыстырамыз.
4140 Steel дегеніміз не?
4140 болат ахром-молибден легирленген болатAISI-SAE жүйесі бойынша жіктеледі. Ол қаттылықты, жоғары шаршауға төзімділікті және жоғары беріктікті біріктіреді, бұл оны автомобиль, аэроғарыш, мұнай және газ және машина жасау өндірісіндегі жоғары кернеулі компоненттер үшін өте қолайлы етеді.
Типтік химиялық құрам мыналарды қамтиды:
-
Көміртек: 0,38% – 0,43%
-
Хром: 0,80% – 1,10%
-
Марганец: 0,75% - 1,00%
-
Молибден: 0,15% - 0,25%
-
Кремний: 0,15% – 0,35%
Бұл легирленген элементтер болаттың кернеу кезінде деформацияға қарсы тұру қабілетін арттыру үшін бірге жұмыс істейді, сонымен бірге тамаша беріктікті сақтайды.
Өнімділік кернеуін анықтау
Өнімділік стрессі, немесеөнімділік күші, тұрақты деформация пайда болғанға дейін материал төтеп бере алатын максималды кернеу. Ол серпімді мінез-құлықтан (қалпына келтірілетін) пластикалық әрекетке (тұрақты деформация) өтуді белгілейді. Құрылымдық және айналмалы құрамдас бөліктер үшін жоғары өнімділік кернеуі жүктеме кезінде жақсы өнімділікті білдіреді.
Өнімділік кернеуі әдетте мыналармен өлшенеді:
-
МПа (мегапаскаль)
-
ksi (шаршы дюймге килограмм фунт)
Әртүрлі жағдайларда 4140 болаттың шығымдылығы
-ның шығымдылығы4140 легирленген болатайтарлықтай оның термиялық өңдеу жағдайына байланысты. Төменде жалпы шарттар және оларға сәйкес келетін шығымдылық кернеу мәндері берілген:
1. Күйдіру жағдайы
-
Шығару күші: 415 – 620 МПа (60 – 90 кси)
-
Созылу беріктігі: 655 – 850 МПа
-
Қаттылық: ~197 HB
Бұл жұмсақ күй тамаша өңдеуге мүмкіндік береді, бірақ одан әрі термиялық өңдеусіз жүк көтергіш қолданбалар үшін өте қолайлы емес.
2. Қалыпты жағдай
-
Шығымдылық: 650 – 800 МПа (94 – 116 кси)
-
Созылу беріктігі: 850 – 1000 МПа
-
Қаттылық: ~220 HB
Нормаланған 4140 құрылымдық қасиеттерін жақсартты және орташа беріктіктегі қолданбалар үшін қолданылады.
3. Өшірілген және шыңдалған (Q&T) күйі
-
Шығару күші: 850 – 1100 МПа (123 – 160 кси)
-
Созылу беріктігі: 1050 – 1250 МПа
-
Қаттылық: 28 – 36 HRC
Бұл жоғары өнімділікті қажет ететін қолданбалар үшін ең көп таралған шарт. Сағатsakysteel, 4140 болат өнімдерінің көпшілігі күрделі механикалық талаптарды қанағаттандыру үшін Q&T күйінде жеткізіледі.
Неліктен жоғары өнімділік стресс маңызды
Материалдың шығымдылық кернеуі оның қызметте қалай әрекет ететініне тікелей әсер етеді. 4140 болат үшін жоғары аққыштық беріктігі мынаны білдіреді:
-
Ұзақ қызмет ету мерзіміқайталанатын жүктеме кезінде
-
Тұрақты деформацияға төзімділікқұрылымдық бөліктерде
-
Жақсартылған жүк көтеру қабілетіайналмалы және қозғалатын компоненттерде
-
Қауіпсіздік маржасыкрандар, осьтер және бұрғылау біліктері сияқты маңызды қолданбаларда
Бұл артықшылықтар механикалық ақаулар қымбат тұратын тоқтап қалуға немесе қауіпсіздік тәуекелдеріне әкелуі мүмкін салаларда өте маңызды.
Жоғары өнімділікті талап ететін қолданбалар
4140 болат жоғары шығымдылық кернеуіне байланысты әртүрлі жоғары жүктемелі орталарда қолданылады:
Автокөлік
-
Осьтер
-
Тісті беріліс біліктері
-
Трансмиссия компоненттері
-
Суспензия бөліктері
Мұнай және газ
-
Бұрғылау жағалары
-
Гидравликалық цилиндрлер
-
Frac сорғы компоненттері
-
Құралдың қосылыстары
Аэроғарыш
-
Қону шассиінің элементтері
-
Қозғалтқыш бекіткіштері
-
Тірек шыбықтар
Машиналар және құрал-саймандар
-
Қалып ұстағыштары
-
Дәлдік айлабұйымдар
-
Муфталар
-
Иінді біліктері
Осы қолданбалардың әрқайсысы материалды жоғары созылу немесе иілу жүктемелеріне ұшыратады, бұл аққыштық кернеуін анықтаушы дизайн параметріне айналдырады.
4140 және басқа болаттар: кірістілік күшін салыстыру
4140 аққыштық кернеуін басқа жиі қолданылатын болаттармен салыстырайық:
1045 Көміртекті болат
-
Шығымдылық күші: 450 – 550 МПа
-
Артықшылықтары: өңдеуге оңай және үнемді
-
Кемшіліктері: Төменгі беріктік, жоғары жүктеме жағдайларына жарамайды
4340 легирленген болат
-
Шығымдылық күші: 930 – 1080 МПа
-
Артықшылықтары: жоғары беріктік, жақсы шаршауға төзімділік
-
Кемшіліктері: 4140 қарағанда қымбатырақ, өңдеу қиынырақ
A36 Жұмсақ болат
-
Шығымдылық күші: ~250 МПа
-
Артықшылықтары: төмен баға, жоғары дәнекерлеу мүмкіндігі
-
Кемшіліктері: беріктікті қажет ететін құрылымдық компоненттерге жарамайды
Тот баспайтын болат 316
-
Шығымдылық күші: ~290 МПа
-
Артықшылықтары: коррозияға төзімді
-
Кемшіліктері: 4140-қа қарағанда шығымдылық кернеуі әлдеқайда төмен
Көрсетілгендей,4140 теңдестірілген қоспаны ұсынадыберіктігі, қаттылығы және үнемділігі, бұл оны орташа және ауыр жүктемелері бар құрылымдық бөліктер үшін өте қолайлы етеді.
Жылулық өңдеу арқылы өнімділік беріктігін арттыру
At sakysteel, біз 4140 болаттың механикалық қасиеттерін жақсарту үшін дәл термиялық өңдеу процестерін қолданамыз:
Шығу және шынықтыру
Болатты ~845°C дейін қыздыруды, содан кейін жылдам салқындатуды (сөндіруді), одан кейін төменірек температураға дейін қыздыруды (шынығуды) қамтиды. Бұл процесс шығымдылықты, қаттылықты және шаршауға төзімділікті арттырады.
Қалыптастыру
Болатты ~870°C дейін қыздырады, содан кейін ауаны салқындатады, дәннің құрылымын тазартады және беріктігін арттырады.
Беттік қатайту (мысалы, азоттау, индукциялық шыңдау)
Бұл әдістер материалдың жүкті көтеру қабілетін одан әрі арттыра отырып, негізгі қаттылықты сақтай отырып, беттің қаттылығын арттырады.
Осы процестерді қатаң бақылай отырып, sakysteel болат қасиеттерінің әрбір жобаның қажеттіліктеріне сәйкес келуін қамтамасыз етеді.
Sakysteel-де кірістілік стрессін қалай тексереміз
4140 болатының механикалық стандарттарға сәйкестігіне көз жеткізу үшін біз шығымдылық пен созылу сынақтарын жүргіземіз:
-
Әмбебап сынақ машиналары (UTMs)
-
ASTM E8 / ISO 6892 сынақ стандарттары
-
EN10204 3.1 сертификаттары
-
Үшінші тараптың тәуелсіз растауы (міндетті емес)
Әрбір топтаманың халықаралық нормаларға сәйкестігі мен сәйкестігі тексеріледі.
Нақты әлемдегі жағдайды зерттеу
Мұнай және газ секторындағы тұтынушы ұңғыма құралдарына арналған Q&T 4140 болат дөңгелек штангаларды сұрады. Біз материалды жеткіземіз:
-
Шығымдылық күші: 1050 МПа
-
Диаметрдің төзімділігі: h9
-
Беттік әрлеу: өңделген және жылтыратылған
-
Сертификаттау: EN10204 3.1 + ультрадыбыстық сынақ (UT II деңгейі)
14 ай қызмет еткеннен кейін құрамдас бөліктер тұрақты деформация немесе істен шығу белгілерін көрсетпеді, бұл соның дәлеліsakysteel4140 болат өнімділігі туралы уәдесін орындайды.
Қорытынды
4140 жүктеме кезінде қаншалықты күшті болуы мүмкін?Жауап оның жағдайына байланысты, бірақ жылуды дұрыс өңдеу кезінде ол ұсынадыөнімділік күші 1100 МПа дейін, оны құрылымдық, механикалық және дәл қолдану үшін қуатты материал етеді.
Сіз өнімділігі жоғары біліктерді, жүк көтергіш кронштейндерді немесе гидравликалық құралдарды жобалайсыз ба,sakysteelсенімді, тексерілген және жоғары берік 4140 болаттың сенімді көзі болып табылады.
Хабарлама уақыты: 29 шілде 2025 ж