4140 plieno takumo įtempis: koks stiprus jis gali būti veikiamas apkrovos?

Inžinerinio projektavimo srityjetakumo ribayra viena iš svarbiausių mechaninių savybių renkantis medžiagas konstrukciniams arba laikantiems komponentams. Ji apibrėžia tašką, kuriame medžiaga pradeda deformuotis plastiškai – tai reiškia, kad ji nebegrįš į pradinę formą pašalinus apkrovą. Kalbant apie legiruotus plienus,4140 plienasyra vienas populiariausių ir patikimiausių pasirinkimų dėl didelio takumo stiprumo ir puikių mechaninių savybių.

Šis straipsnis išsakysteelAtidžiai nagrinėjamas 4140 plieno takumo įtempis, kaip jis kinta priklausomai nuo terminio apdorojimo ir kodėl jis svarbus realiose pramonės srityse. Taip pat palyginsime jį su kitais įprastais inžineriniais plienais, kad padėtume jums pasirinkti tinkamą medžiagą.

Kas yra 4140 plienas?

4140 plienas yrachromo-molibdeno legiruoto plienoKlasifikuojama pagal AISI-SAE sistemą. Ji pasižymi tvirtumu, dideliu atsparumu nuovargiui ir puikiu grūdinamumu, todėl idealiai tinka didelio įtempio komponentams automobilių, aviacijos ir kosmoso, naftos ir dujų bei mašinų gamyboje.

Tipinė cheminė sudėtis apima:

• Anglis: 0,38–0,43 %

• Chromas: 0,80 % – 1,10 %

• Manganas: 0,75 % – 1,00 %

• Molibdenas: 0,15–0,25 %

• Silicis: 0,15 % – 0,35 %

Šie legiruojantys elementai kartu padidina plieno gebėjimą atsispirti deformacijai esant įtempiui, išlaikant puikų tvirtumą.

Takumo įtempio apibrėžimas

Takumo ribaarbatakumo riba, yra didžiausias įtempis, kurį medžiaga gali atlaikyti prieš įvykstant liekamajai deformacijai. Jis žymi perėjimą nuo elastingumo (atstatomosios) prie plastiškumo (liekančiosios deformacijos). Konstrukciniams ir besisukantiems komponentams didesnis takumo įtempis reiškia geresnį našumą esant apkrovai.

Takumo įtempis paprastai matuojamas:

• MPa (megapaskaliai)

• ksi (kilosvarai kvadratiniame colyje)

4140 plieno takumo stipris įvairiomis sąlygomis

Takumo riba4140 legiruotas plienaslabai priklauso nuo terminio apdorojimo sąlygų. Žemiau pateikiamos įprastos sąlygos ir atitinkamos takumo ribinės vertės:

1. Atkaitinta būsena

• Takumo riba: 415–620 MPa (60–90 ksi)

• Tempimo stipris: 655–850 MPa

• Kietumas: ~197 HB

Ši minkšta būsena užtikrina puikų apdirbamumą, tačiau netinka apkrovą laikančioms reikmėms be papildomo terminio apdorojimo.

2. Normalizuota būsena

• Takumo riba: 650–800 MPa (94–116 ksi)

• Tempimo stipris: 850–1000 MPa

• Kietumas: ~220 HB

Normalizuotas 4140 pasižymi patobulintomis konstrukcinėmis savybėmis ir yra naudojamas vidutinio stiprumo reikmėms.

3. Grūdinto ir atleisto (Q&T) būklė

• Takumo riba: 850–1100 MPa (123–160 ksi)

• Tempimo stipris: 1050–1250 MPa

• Kietumas: 28–36 HRC

Tai yra labiausiai paplitusi sąlyga taikymams, kuriems reikalingas didelis takumo įtempis.sakysteelDauguma 4140 plieno gaminių pristatomi kokybiškai ir tvarkingai, kad atitiktų griežtus mechaninius reikalavimus.

Kodėl svarbus didelis našumas

Medžiagos takumo riba tiesiogiai veikia jos elgseną eksploatacijos metu. Didesnė 4140 plieno takumo riba reiškia:

• Ilgesnis tarnavimo laikasesant pasikartojančiam apkrovimui

• Atsparumas nuolatinei deformacijaikonstrukcinėse dalyse

• Pagerinta laikomoji galiabesisukančiuose ir judančiuose komponentuose

• Saugos ribakritinėse srityse, tokiose kaip kranai, ašys ir gręžimo velenai

Šie privalumai yra labai svarbūs pramonės šakose, kuriose mechaniniai gedimai gali sukelti brangiai kainuojančias prastovas arba saugos riziką.

Didelės takumo ribos reikalaujančios taikymo sritys

Dėl didesnio takumo įtempio 4140 plienas naudojamas įvairiose didelės apkrovos aplinkose:

Automobiliai

• Ašys

• Pavarų velenai

• Transmisijos komponentai

• Pakabos dalys

Nafta ir dujos

• Gręžimo apykaklės

• Hidrauliniai cilindrai

• Hidraulinio hidra ...siurblio komponentai

• Įrankių jungtys

Aviacija ir kosmosas

• Važiuoklės elementai

• Variklio laikikliai

• Atraminiai strypai

Mašinos ir įrankiai

• Štampo laikikliai

• Tikslūs įtaisai

• Movos

• Alkūniniai velenai

Kiekvienas iš šių pritaikymų medžiagai kelia dideles tempimo arba lenkimo apkrovas, todėl takumo įtempis yra apibrėžiantis projektavimo parametras.

4140 ir kiti plienai: takumo stiprio palyginimas

Palyginkime 4140 plieno takumo ribą su kitais dažniausiai naudojamais plienais:

1045 anglinis plienas

• Takumo riba: 450–550 MPa

• Privalumai: Lengva apdirbti ir ekonomiška

• Trūkumai: mažas stiprumas, netinka didelėms apkrovoms

4340 legiruotas plienas

• Takumo riba: 930–1080 MPa

• Privalumai: didesnis tvirtumas, geresnis atsparumas nuovargiui

• Trūkumai: brangesnis, sunkiau apdirbamas nei 4140

A36 Minkštas plienas

• Takumo riba: ~250 MPa

• Privalumai: maža kaina, didelis suvirinamumas

• Trūkumai: Netinka konstrukciniams komponentams, kuriems reikalingas tvirtumas

Nerūdijantis plienas 316

• Takumo riba: ~290 MPa

• Privalumai: Atsparumas korozijai

• Trūkumai: Daug mažesnis takumo įtempis nei 4140

Kaip parodyta,4140 siūlo subalansuotą mišinįdėl stiprumo, tvirtumo ir ekonomiškumo, todėl idealiai tinka konstrukcinėms dalims, kurioms tenka vidutinės ir didelės apkrovos.

Geresnis takumo stiprumas terminiu apdorojimu

At sakysteel, taikome tikslius terminio apdorojimo procesus, siekdami pagerinti 4140 plieno mechanines savybes:

Grūdinimas ir atleidimas

Plienas kaitinamas iki ~845 °C, po to greitai aušinamas (grūdinamas), o po to pakartotinai kaitinamas iki žemesnės temperatūros (atleidžiamas). Šis procesas padidina takumo įtempį, tvirtumą ir atsparumą nuovargiui.

Normalizavimas

Plienas įkaitinamas iki ~870 °C, po to aušinamas oru, taip pagerinant grūdelių struktūrą ir stiprumą.

Paviršiaus grūdinimas (pvz., nitridavimas, indukcinis grūdinimas)

Šie metodai padidina paviršiaus kietumą, išlaikant šerdies tvirtumą, dar labiau padidindami medžiagos apkrovą.

Griežtai kontroliuodama šiuos procesus, „Sakysteel“ užtikrina, kad plieno savybės atitiktų kiekvieno projekto poreikius.

Kaip mes tikriname takumo įtempį „Sakysteel“ įmonėje

Siekdami užtikrinti, kad mūsų 4140 plienas atitiktų mechaninius standartus, atliekame takumo ir tempimo bandymus, naudodami:

• Universalios bandymo mašinos (UTM)

• ASTM E8 / ISO 6892 bandymų standartai

• EN10204 3.1 sertifikatai

• Nepriklausoma trečiosios šalies patikra (neprivaloma)

Kiekviena partija yra tikrinama dėl nuoseklumo ir atitikimo tarptautinėms normoms.

Realaus pasaulio atvejo analizė

Naftos ir dujų sektoriaus klientas pageidavo Q&T 4140 plieninių apvalių strypų gręžinių įrankiams. Mes pristatėme medžiagas su:

• Takumo riba: 1050 MPa

• Skersmens tolerancija: h9

• Paviršiaus apdaila: Tekintas ir poliruotas

• Sertifikavimas: EN10204 3.1 + ultragarsinis bandymas (UT II lygis)

Po 14 mėnesių eksploatacijos komponentai nerodė jokių nuolatinės deformacijos ar gedimo požymių – tai įrodymas, kadsakysteel4140 plienas išpildo savo pažadą dėl savo našumo.

Išvada

Koks stiprus gali būti 4140 esant apkrovai?Atsakymas priklauso nuo jo būklės, tačiau tinkamai termiškai apdorojus, jis suteikiatakumo riba siekia net 1100 MPa, todėl tai yra galinga medžiaga konstrukcinėms, mechaninėms ir tikslioms reikmėms.

Nesvarbu, ar projektuojate didelio našumo velenus, apkrovą laikančius laikiklius ar hidraulinius įrankius,sakysteelyra jūsų patikimas šaltinis, siūlantis patikimą, patikrintą ir didelio stiprumo 4140 plieną.