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मिश्रधातु इस्पात 4130 और 4140 क्रोमियम-मोलिब्डेनम ("क्रोमोमोलिब्डेनम") ग्रेड हैं जिनमें उत्कृष्ट कठोरता और उच्च तापमान पर उच्च शक्ति है। 4130 में ~1.0% Cr और 0.20% Mo है; 4140 तेजी से सख्ती के लिए अधिक कार्बन और मैंगनीज जोड़ता है। दोनों दबाव पोत, वाल्व, ड्रिलिंग उपकरण और उच्च शक्ति की आवश्यकता वाले संरचनात्मक घटकों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
अवलोकन
मिश्रधातु इस्पात कार्बन स्टील से मिश्रधातु तत्वों — मुख्य रूप से क्रोमियम, मोलिब्डेनम, निकल, वनैडियम या इनके संयोजन — के जानबूझकर जोड़ के द्वारा अलग होते हैं जो कठोरता, उच्च तापमान शक्ति, कठोरता या संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करते हैं जो कार्बन के साथ संभव है।
4xxx श्रृंखला (AISI/SAE नामकरण प्रणाली) क्रोमियम-मोलिब्डेनम इस्पात हैं। पहला अंक "4" मोलिब्डेनम आधार को दर्शाता है; दूसरा "1" क्रोमियम के जोड़ को दर्शाता है। अंतिम दो अंक प्रतिशत के सौवें भाग में नाममात्र कार्बन सामग्री का प्रतिनिधित्व करते हैं:
- 4130: ~0.30% C
- 4140: ~0.40% C
ये ग्रेड शक्ति के व्यापक श्रेणी में सख्त और तपस्या किए जा सकते हैं, जो उन्हें सबसे बहुमुखी इंजीनियरिंग इस्पात में से एक बनाता है।
रासायनिक संरचना — AISI 4130
ASTM A29 / SAE J1397 (पिघल विश्लेषण) के अनुसार:
| तत्व | श्रेणी (वजन%) |
|---|---|
| कार्बन (C) | 0.28 – 0.33 |
| मैंगनीज (Mn) | 0.40 – 0.60 |
| सिलिकॉन (Si) | 0.15 – 0.35 |
| फॉस्फोरस (P) | ≤ 0.035 |
| सल्फर (S) | ≤ 0.040 |
| क्रोमियम (Cr) | 0.80 – 1.10 |
| मोलिब्डेनम (Mo) | 0.15 – 0.25 |
रासायनिक संरचना — AISI 4140
ASTM A29 / SAE J1397 (पिघल विश्लेषण) के अनुसार:
| तत्व | श्रेणी (वजन%) |
|---|---|
| कार्बन (C) | 0.38 – 0.43 |
| मैंगनीज (Mn) | 0.75 – 1.00 |
| सिलिकॉन (Si) | 0.15 – 0.35 |
| फॉस्फोरस (P) | ≤ 0.035 |
| सल्फर (S) | ≤ 0.040 |
| क्रोमियम (Cr) | 0.80 – 1.10 |
| मोलिब्डेनम (Mo) | 0.15 – 0.25 |
4130 और 4140 के बीच मुख्य अंतर कार्बन और मैंगनीज सामग्री है। 4140 में उच्च कार्बन का मतलब तेजी से सख्ती के बाद उच्च कठोरता और तन्य शक्ति है, लेकिन 4130 की तुलना में कम कठोरता और वेल्डेबिलिटी है।
यांत्रिक गुण
गुण ऊष्मीय उपचार की स्थिति पर बहुत निर्भर हैं। नीचे दी गई तालिका सामान्य स्थितियों के लिए प्रतिनिधि मान प्रदान करती है।
AISI 4130
| स्थिति | UTS | YS (0.2%) | विस्तार | कठोरता |
|---|---|---|---|---|
| अनीलेड | 560 MPa | 360 MPa | 28% | 156 HBW |
| सामान्यीकृत | 670 MPa | 435 MPa | 25% | 197 HBW |
| Q&T (870/480 °C) | 1040 MPa | 900 MPa | 16% | 302 HBW |
AISI 4140
| स्थिति | UTS | YS (0.2%) | विस्तार | कठोरता |
|---|---|---|---|---|
| अनीलेड | 655 MPa | 415 MPa | 26% | 197 HBW |
| सामान्यीकृत | 1020 MPa | 655 MPa | 18% | 302 HBW |
| Q&T (870/480 °C) | 1090 MPa | 960 MPa | 14% | 315 HBW |
Q&T = तेजी से सख्ती और तपस्या। तपस्या तापमान शक्ति-कठोरता संतुलन को दृढ़ता से प्रभावित करता है। उच्च तपस्या तापमान कम शक्ति देते हैं लेकिन बेहतर प्रभाव कठोरता प्रदान करते हैं।
कठोरता
4130 और 4140 के लिए Jominy अंत-तेजी से सख्ती बैंड दिखाते हैं कि दोनों ग्रेड दबाव उपकरण और वाल्व बॉडी के विशिष्ट अनुभाग आकारों में प्रभावी ढंग से पूरी तरह से सख्त होते हैं। 4140 में उच्च कार्बन और मैंगनीज समान अनुभाग आकारों में सीमांत रूप से बेहतर कठोरता प्रदान करते हैं।
| ग्रेड | क्रिटिकल व्यास (तेल में पूर्ण सख्ती) |
|---|---|
| 4130 | ~25–50 mm (1–2 इंच) |
| 4140 | ~38–75 mm (1.5–3 इंच) |
मानक कवरेज
| ग्रेड | मानक | अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| 4130 / 4140 | ASTM A29 | बार |
| 4130 / 4140 | ASTM A519 | सिमलेस ट्यूब |
| 4130 | ASTM A322 | गर्म रोल्ड बार |
| F22 (~2.25Cr-1Mo) | ASTM A182 | दबाव सेवा फोर्जिंग |
| P22 (~2.25Cr-1Mo) | ASTM A335 | सिमलेस पाइप, उच्च तापमान |
| 42CrMo4 | EN 10083-3 | यूरोपीय बार, 4140 के अनुरूप |
नोट: ASTM A182 Grade F22 और A335 Grade P22 2.25Cr-1Mo मिश्रधातु इस्पात हैं — 4130/4140 का उच्च मिश्रधातु रिश्तेदार विशेष रूप से ASME कोड के तहत उच्च तापमान दबाव सेवा के लिए योग्य है।
आवेदन
4130 के विशिष्ट उपयोग
- विमान संरचनात्मक ट्यूबिंग और फ्यूजलेज घटक
- दबाव पोत और ऑटोक्लेव (मध्यम शक्ति)
- बाइक फ्रेम और मोटरस्पोर्ट रोल पिंजरे (वेल्डेबल, अच्छी कठोरता)
- तेल और गैस वेलहेड उपकरण में वाल्व बॉडी और फिटिंग
4140 के विशिष्ट उपयोग
- ड्रिल कॉलर, ड्रिल पाइप टूल जॉइंट और BHA घटक (API 7-1)
- उच्च-शक्ति bolting और fasteners
- भारी-कर्तव्य गियर, शाफ्ट और spindles
- मोल्ड बेस और उपकरणीकरण
वेल्डेबिलिटी विचार
दोनों ग्रेड वेल्डेबल हैं लेकिन प्रीहीट और वेल्ड के बाद ऊष्मीय उपचार पर ध्यान देने की आवश्यकता है:
| ग्रेड | CE (लगभग) | न्यूनतम प्रीहीट | PWHT आवश्यक? |
|---|---|---|---|
| 4130 (अनीलेड) | ~0.60 | 175–230 °C | हाँ (तनाव राहत) |
| 4140 (अनीलेड) | ~0.75 | 260–315 °C | हाँ (तनाव राहत या पूर्ण Q&T) |
उच्च कार्बन समतुल्य मान का मतलब है कि ठंड की दरार का जोखिम महत्वपूर्ण है। कम हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड या भराव धातु अनिवार्य हैं।
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Try TestCert freeअक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
AISI नामकरण प्रणाली में '4130' का क्या अर्थ है?
AISI चार अंकीय प्रणाली में: पहला अंक (4) मोलिब्डेनम को प्राथमिक मिश्रधातु तत्व के रूप में दर्शाता है; दूसरा अंक (1) क्रोमियम के जोड़ को दर्शाता है; और अंतिम दो अंक (30) लगभग 0.30% नाममात्र कार्बन का प्रतिनिधित्व करते हैं। तो 4130 ~0.30% C वाला Cr-Mo स्टील है और 4140 में ~0.40% C है।
दबाव पोत अनुप्रयोगों के लिए 4130 या 4140 बेहतर है?
4130 सामान्य रूप से निम्न कार्बन सामग्री और बेहतर वेल्डेबिलिटी के कारण वेल्डेड दबाव पोत के लिए पसंद किया जाता है। 4140 की उच्च शक्ति bolting, वाल्व स्टेम और मशीन फिटिंग जैसे गैर-वेल्डेड घटकों के लिए फायदेमंद है। ASME Section VIII के तहत उच्च तापमान दबाव सेवा के लिए, 2.25Cr-1Mo (A182 F22) आमतौर पर 4130/4140 पर पसंद किया जाता है क्योंकि इसमें स्थापित कोड अनुमत तनाव और बेहतर रेंगना प्रतिरोध है।
क्या 4130 और 4140 को खट्टा सेवा (H₂S) में उपयोग किया जा सकता है?
प्रतिबंधों के साथ। NACE MR0175 / ISO 15156-2 4130/4140 सहित कम मिश्रधातु स्टील को खट्टा सेवा में अनुमति देता है, अधिकतम कठोरता सीमा के अधीन (आमतौर पर बेस धातु और HAZ में 22 HRC / 248 HBW)। नियंत्रित कठोरता और ऊष्मीय उपचार प्रलेखन के साथ प्रतिवर्ती अवस्था आवश्यक है। अत्यधिक प्रतिवर्ती 4140 अधिकतम से बहुत कम कठोरता के साथ वेलहेड घटकों के लिए सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है।
4140 बार के लिए MTC में क्या शामिल होना चाहिए?
ASTM A29 के अनुसार 4140 के लिए एक अनुरूप MTC में शामिल होना चाहिए: गर्मी संख्या, गर्मी विश्लेषण (सभी निर्दिष्ट तत्व), उत्पाद विश्लेषण यदि क्रय आदेश द्वारा आवश्यक हो, ऊष्मीय उपचार स्थिति, यांत्रिक परीक्षण परिणाम (UTS, YS, विस्तार, क्षेत्र में कमी, कठोरता) और लागू मानक और क्रय आदेश के अनुरूप प्रमाणपत्र। यदि NACE MR0175 के अनुसार खट्टा सेवा निर्दिष्ट है, तो कठोरता परीक्षण परिणाम और ऊष्मीय उपचार रिकॉर्ड भी शामिल किए जाने चाहिए।