AISI/SAE 4140 — це універсальний сплав із хорошою стійкістю до атмосферної корозії та прийнятною міцністю. Він демонструє хороші загальні комбінації міцності, в'язкості, зносостійкості та міцності на втому.
ПРОГРАМИ
Цей сплав знаходить багато застосувань як поковки для аерокосмічної та нафтогазової промисловості, а також безліч застосувань в автомобільній, сільськогосподарській та оборонній промисловості. Типовими застосуваннями є ковані шестерні та вали, шпинделі, пристосування, зажимні пристосування та манжети.
КОВКА
Кування цієї сталі повинна проводитися при температурі від 2200 до 1650 º F (1200 і 900 º C). Чим нижча температура обробки від кування, тим дрібнішим буде розмір зерна. В ідеалі цей сплав не слід кувати при температурі нижче 1650 º F (900 º C) і слід повільно охолоджувати після кування.
ТЕРМІЧНА ОБРОБКА
Термічна обробка проводиться після гарячої обробки, щоб зробити сталь придатною для механічної обробки та відповідати діапазонам механічних властивостей, визначеним для конкретних застосувань сталі.
ВІДПІЛ
Поковки марки 4140 можна відпалити шляхом перенесення деталей безпосередньо з операції кування в піч, що підтримується при відповідній температурі, між 1450 і 1550 º F (790 і 840 º C), витримуючи відповідний час, а потім охолоджуючи піч, утворюючи структура, придатна для механічної обробки. Цей вид обробки найкраще використовувати для деталей простої форми. Якщо деякі ділянки ковки закінчаться набагато холодніше, ніж інші, однорідна структура не буде отримана, у цьому випадку може бути використаний сфероїдизуючий відпал приблизно при 1380 º F (750 º C). Можна з упевненістю сказати, що лише досвід вирішить, який найкращий тип обробки відпалу використовувати перед механічною обробкою.
НОРМАЛІЗАЦІЯ
Цей процес визначається як нагрівання сталі до температури, що перевищує діапазон перетворення фериту в аустеніт, а потім охолодження на повітрі до температури, значно нижчої за цей діапазон перетворення. Цю обробку можна проводити на кованих виробах як кондиціонуючу обробку перед остаточною термічною обробкою. Нормалізація також служить для уточнення структури поковок, які могли нерівномірно охолонути під час кування. Номінальна температура нормалізації для марки 4140 становить 1600 º F (870 º C), але виробничий досвід може вимагати температури на 50 º F (10 º C) вище або нижче цього показника. Насправді, коли поковки нормалізуються перед, скажімо, цементацією або загартуванням і відпуском, використовується верхній діапазон нормальних температур. Коли нормалізація є кінцевою термічною обробкою, використовується нижній діапазон температур.
ЗАГАРТУВАННЯ
Ця термічна обробка призводить до утворення мартенситу після загартування, отже, значного збільшення твердості та міцності на розрив разом із деякою втратою пластичності. Сталь має бути аустенітизована при температурі від 1500 до 1550 º F (від 815 до 845 º C), фактична температура є функцією хімічного складу в межах дозволеного діапазону, розміру секції та методу охолодження. Аустенітізація повинна забезпечити перетворення всіх мікрокомпонентів сталі в аустеніт. Менші секції 4140 можуть бути загартовані в маслі, більш важкі секції у воді.
Відпуск проводиться для зняття напруги в процесі гартування, але в першу чергу для отримання необхідних механічних властивостей. Фактична температура відпустки буде обрана відповідно до необхідних властивостей, і в багатьох випадках це буде питання проб і помилок.
МАШИНОПРАТИВНІСТЬ
Сплав легко піддається механічній обробці. Прості форми можуть бути оброблені після нормалізуючої обробки, тоді як більш складні форми вимагатимуть відпалу. . На рівні вуглецю цього сорту структура від грубого пластинчастого перліту до грубого сфероїдиту зазвичай є оптимальною для оброблюваності.
ЗВАРЮВАЛЬНІСТЬ
Цей сорт має хорошу зварюваність і може бути зварений будь-яким комерційним способом. Деталі слід попередньо нагріти перед зварюванням приблизно до 1100 º F (590 º C), а потім зняти напругу. Деталі в загартованому та відпущеному стані не слід зварювати, оскільки це негативно вплине на механічні властивості. Деталі слід зварювати тільки в відпаленому стані.
