Напон на истегнување на челик 4140: Колку силен може да стане под оптоварување?

Во инженерскиот дизајн,стрес на приносе една од најкритичните механички својства при избор на материјали за структурни или носечки компоненти. Ја дефинира точката во која материјалот почнува да се деформира пластично - што значи дека нема да се врати во првобитната форма откако ќе се отстрани оптоварувањето. Кога станува збор за легирани челици,4140 челике еден од најпопуларните и најсигурни избори поради неговата висока цврстина на истегнување и одлични механички перформанси.

Оваа статија одсакстилдлабински се нурнува во напонот на истегнување на челикот 4140, како тој варира со термичката обработка и зошто е важен во реалните индустриски апликации. Исто така, ќе го споредиме со други вообичаени инженерски челици за да ви помогнеме да го направите вистинскиот избор на материјал.

Што е челик 4140?

Челикот 4140 елегиран челик од хром-молибденкласифициран според системот AISI-SAE. Комбинира цврстина, висока цврстина на замор и супериорна стврдливост, што го прави идеален за компоненти со висок стрес во автомобилската, воздухопловната, нафтената и гасната индустрија и производството на машини.

Типичен хемиски состав вклучува:

• Јаглерод: 0,38% – 0,43%

• Хром: 0,80% – 1,10%

• Манган: 0,75% – 1,00%

• Молибден: 0,15% – 0,25%

• Силициум: 0,15% – 0,35%

Овие легирачки елементи работат заедно за да ја зголемат способноста на челикот да се спротивстави на деформација под стрес, а воедно да одржува одлична цврстина.

Дефинирање на стрес на принос

Напон на попуштање, илиграница на истегнување, е максималниот стрес што материјалот може да го издржи пред да се случи трајна деформација. Тоа го означува преминот од еластично однесување (повторливо) кон пластично однесување (трајна деформација). За структурните и ротирачките компоненти, поголемо напрегање на истегнувањето значи подобри перформанси под оптоварување.

Стресот на истегнување најчесто се мери во:

• MPa (мегапаскали)

• ksi (килограми фунти на квадратен инч)

Јачина на истегнување на челик 4140 во различни услови

Јачината на истегнување на4140 легиран челикзначително зависи од условите на термичка обработка. Подолу се наведени вообичаените услови и нивните соодветни вредности на напон на истегнување:

1. Состојба на жарење

• Јачина на истегнување: 415 – 620 MPa (60 – 90 ksi)

• Затегнувачка цврстина: 655 – 850 MPa

• Тврдост: ~197 HB

Оваа мека состојба овозможува одлична машинска обработка, но не е идеална за апликации со носивост без дополнителна термичка обработка.

2. Нормализирана состојба

• Јачина на истегнување: 650 – 800 MPa (94 – 116 ksi)

• Затегнувачка цврстина: 850 – 1000 MPa

• Тврдост: ~220 HB

Нормализираниот 4140 има подобрени структурни својства и се користи за апликации со умерена цврстина.

3. Угаснато и темперирано (Q&T) состојба

• Јачина на истегнување: 850 – 1100 MPa (123 – 160 ksi)

• Затегнувачка цврстина: 1050 – 1250 MPa

• Тврдост: 28 – 36 HRC

Ова е најчестата состојба за апликации што бараат висок стрес на истегнување.сакстил, повеќето челични производи 4140 се испорачуваат во Q&T состојба за да ги задоволат високите механички барања.

Зошто е важен стресот од висок принос

Напонот на истегнување на материјалот директно влијае на тоа како се однесува при употреба. За челикот 4140, поголема граница на истегнување значи:

• Подолг работен векпод повторливо оптоварување

• Отпорност на трајна деформацијаво структурни делови

• Подобрена носивоство ротирачки и подвижни компоненти

• Безбедносна маргинаво критични апликации како кранови, оски и дупчалки

Овие придобивки се клучни во индустриите каде што механичките дефекти можат да доведат до скапи застои или безбедносни ризици.

Апликации кои бараат висока јачина на истегнување

Поради својот супериорен напон на истегнување, челикот 4140 се користи во различни средини со големо оптоварување:

Автомобилска индустрија

• Оски

• Запчаници

• Компоненти на менувачот

• Делови за суспензија

Нафта и гас

• Огрлици за дупчење

• Хидраулични цилиндри

• Компоненти на пумпата Frac

• Алатски зглобови

Воздухопловна

• Елементи на опремата за слетување

• Носачи на моторот

• потпорни прачки

Машини и алати

• Држачи за чипови

• Прецизни жигови

• Спојки

• коленесто вратило

Секоја од овие апликации го подложува материјалот на високи затегнувачки или свиткувачки оптоварувања, што го прави напонот на истегнување дефинирачки параметар за дизајн.

4140 наспроти други челици: Споредба на јачината на истегнување

Да го споредиме напонот на истегнување на 4140 со другите најчесто користени челици:

1045 Јаглероден челик

• Јачина на истегнување: 450 – 550 MPa

• Предности: Лесен за машинска обработка и економичен

• Недостатоци: Помала цврстина, не е погодна за услови на големо оптоварување

4340 Легурен челик

• Јачина на истегнување: 930 – 1080 MPa

• Предности: поголема цврстина, подобра отпорност на замор

• Недостатоци: Поскап, потежок за машинска обработка од 4140

A36 мек челик

• Јачина на истегнување: ~250 MPa

• Предности: Ниска цена, висока заварливост

• Недостатоци: Не е погодно за структурни компоненти што бараат цврстина

Нерѓосувачки челик 316

• Јачина на истегнување: ~290 MPa

• Предности: Отпорен на корозија

• Недостатоци: Многу помал стрес на истегнување од 4140

Како што е прикажано,4140 нуди избалансирана мешавинана цврстина, цврстина и економичност, што го прави идеален за структурни делови со умерени до тешки оптоварувања.

Подобрување на јачината на приносот со термичка обработка

At сакстил, применуваме прецизни процеси на термичка обработка за подобрување на механичките својства на челикот 4140:

Гасење и калење

Вклучува загревање на челикот до ~845°C, а потоа брзо ладење (калење), проследено со повторно загревање на пониска температура (калење). Овој процес го зголемува напонот на истегнување, цврстината и отпорноста на замор.

Нормализирање

Го загрева челикот до ~870°C, проследено со ладење со воздух, рафинирање на структурата на зрната и подобрување на цврстината.

Површинско стврднување (на пр. нитрирање, индукциско стврднување)

Овие техники ја зголемуваат тврдоста на површината, а воедно ја одржуваат цврстината на јадрото, дополнително зголемувајќи ја способноста на материјалот за носење товар.

Со строга контрола врз овие процеси, sakysteel гарантира дека својствата на челикот одговараат на потребите на секој проект.

Како го тестираме стресот на истегнување кај sakysteel

За да се осигураме дека нашиот челик 4140 ги исполнува механичките стандарди, спроведуваме тестови за истегнување и попуштање користејќи:

• Универзални машини за тестирање (UTM)

• Стандарди за тестирање ASTM E8 / ISO 6892

• EN10204 3.1 сертификати

• Независна верификација од трета страна (опционално)

Секоја серија е потврдена за конзистентност и усогласеност со меѓународните норми.

Студија на случај од реалниот свет

Клиент од секторот за нафта и гас побара челични тркалезни шипки Q&T 4140 за алатки за дупчење. Ние испорачавме материјал со:

• Јачина на истегнување: 1050 MPa

• Толеранција на дијаметар: h9

• Завршна обработка на површината: Стружена и полирана

• Сертификација: EN10204 3.1 + ултразвучен тест (UT Ниво II)

По 14 месеци употреба, компонентите не покажаа знаци на трајна деформација или дефект - доказ декасакстилЧеликот 4140 ги исполнува своите ветувања за перформанси.

Заклучок

Колку силен може да стане 4140 под оптоварување?Одговорот зависи од неговата состојба - но кога е правилно термички обработен, нудијачини на истегнување до 1100 MPa, што го прави моќен материјал за структурни, механички и прецизни апликации.

Без разлика дали дизајнирате високо-перформансни шахти, носачи за товар или хидраулични алатки,сакстиле вашиот доверлив извор за сигурен, тестиран и високоцврст челик 4140.