Jawaban Cepat
Quick Answer
Baja paduan 4130 dan 4140 adalah kelas krom-molibdenum ("krom-molibdenum") dengan kekerasan tinggi yang luar biasa dan kekuatan tinggi pada suhu tinggi. 4130 mengandung ~1,0% Cr dan 0,20% Mo; 4140 menambahkan lebih banyak karbon dan mangan untuk kekerasan lebih tinggi setelah pendinginan. Keduanya banyak digunakan dalam bejana tekan, katup, peralatan pengeboran dan komponen struktural yang memerlukan kekuatan tinggi.
Ikhtisar
Baja paduan dibedakan dari baja karbon dengan penambahan sengaja elemen paduan — terutama krom, molibdenum, nikel, vanadium atau kombinasinya — yang meningkatkan kekerasan tinggi, kekuatan suhu tinggi, tangguhnya atau ketahanan korosi di luar apa yang dapat dicapai dengan karbon saja.
Seri 4xxx (sistem penunjukan AISI/SAE) adalah baja krom-molibdenum. Angka pertama "4" menunjukkan basis molibdenum; yang kedua "1" menunjukkan penambahan krom. Dua angka terakhir mewakili isi karbon nominal dalam perseratus persen:
- 4130: ~0,30% C
- 4140: ~0,40% C
Kelas ini dapat dikeraskan dan dibalas dalam jangkauan luas tingkat kekuatan, menjadikan mereka salah satu baja rekayasa paling serbaguna.
Komposisi Kimia — AISI 4130
Menurut ASTM A29 / SAE J1397 (analisis peleburan):
| Elemen | Rentang (% berat) |
|---|---|
| Karbon (C) | 0,28 – 0,33 |
| Mangan (Mn) | 0,40 – 0,60 |
| Silikon (Si) | 0,15 – 0,35 |
| Fosfor (P) | ≤ 0,035 |
| Belerang (S) | ≤ 0,040 |
| Krom (Cr) | 0,80 – 1,10 |
| Molibdenum (Mo) | 0,15 – 0,25 |
Komposisi Kimia — AISI 4140
Menurut ASTM A29 / SAE J1397 (analisis peleburan):
| Elemen | Rentang (% berat) |
|---|---|
| Karbon (C) | 0,38 – 0,43 |
| Mangan (Mn) | 0,75 – 1,00 |
| Silikon (Si) | 0,15 – 0,35 |
| Fosfor (P) | ≤ 0,035 |
| Belerang (S) | ≤ 0,040 |
| Krom (Cr) | 0,80 – 1,10 |
| Molibdenum (Mo) | 0,15 – 0,25 |
Perbedaan utama antara 4130 dan 4140 adalah kandungan karbon dan mangan. Karbon lebih tinggi dalam 4140 berarti kekerasan dan kekuatan tarik lebih tinggi setelah pendinginan cepat, tetapi tangguhnya dan ketersambungan berkurang dibandingkan dengan 4130.
Properti Mekanis
Properti sangat tergantung pada kondisi perlakuan panas. Tabel di bawah memberikan nilai representatif untuk kondisi umum.
AISI 4130
| Kondisi | UTS | YS (0,2%) | Perpanjangan | Kekerasan |
|---|---|---|---|---|
| Anil | 560 MPa | 360 MPa | 28% | 156 HBW |
| Dinormalisasi | 670 MPa | 435 MPa | 25% | 197 HBW |
| Q&T (870/480 °C) | 1040 MPa | 900 MPa | 16% | 302 HBW |
AISI 4140
| Kondisi | UTS | YS (0,2%) | Perpanjangan | Kekerasan |
|---|---|---|---|---|
| Anil | 655 MPa | 415 MPa | 26% | 197 HBW |
| Dinormalisasi | 1020 MPa | 655 MPa | 18% | 302 HBW |
| Q&T (870/480 °C) | 1090 MPa | 960 MPa | 14% | 315 HBW |
Q&T = hardening dan tempering. Suhu tempering sangat mempengaruhi keseimbangan kekuatan-tangguh. Suhu tempering yang lebih tinggi menghasilkan kekuatan lebih rendah tetapi ketangguhan dampak yang lebih baik.
Kekerasan Tinggi
Pita kekerasan tinggi Jominy untuk 4130 dan 4140 menunjukkan bahwa kedua kelas mengerasi secara efektif dalam ukuran bagian khas peralatan tekan dan badan katup. Karbon dan mangan lebih tinggi dalam 4140 memberikan kekerasan tinggi sedikit lebih baik pada ukuran bagian setara.
| Kelas | Diameter kritis (pengerasan lengkap dalam minyak) |
|---|---|
| 4130 | ~25–50 mm (1–2 inci) |
| 4140 | ~38–75 mm (1,5–3 inci) |
Cakupan Standar
| Kelas | Standar | Aplikasi |
|---|---|---|
| 4130 / 4140 | ASTM A29 | Batang |
| 4130 / 4140 | ASTM A519 | Tabung seamless |
| 4130 | ASTM A322 | Batang rol panas |
| F22 (~2.25Cr-1Mo) | ASTM A182 | Forging untuk layanan tekan |
| P22 (~2.25Cr-1Mo) | ASTM A335 | Pipa seamless, suhu tinggi |
| 42CrMo4 | EN 10083-3 | Batang Eropa, sebanding dengan 4140 |
Catatan: ASTM A182 Grade F22 dan A335 Grade P22 adalah baja paduan 2,25Cr-1Mo — kerabat paduan lebih tinggi dari 4130/4140 yang khusus dikualifikasikan untuk layanan tekanan suhu tinggi di bawah kode ASME.
Aplikasi
Penggunaan Umum 4130
- Tabung struktur pesawat dan komponen fuselase
- Bejana dan autoklaf bertekanan (kekuatan moderat)
- Bingkai sepeda dan pagar rol olahraga motor (dapat dilas, tangguh baik)
- Badan dan fitting katup dalam peralatan kepala sumur minyak dan gas
Penggunaan Umum 4140
- Kerah pengeboran, sambungan alat pipa pengeboran dan komponen BHA (API 7-1)
- Pengikat dan pengikat kekuatan tinggi
- Roda gigi, poros dan spindle tugas berat
- Dasar cetakan dan peralatan perkakas
Pertimbangan Ketersambungan
Kedua kelas dapat dilas tetapi memerlukan perhatian pada prapanasan dan perlakuan panas pasca pengelasan:
| Kelas | CE (sekira) | Prapanasan Minimum | PWHT Diperlukan? |
|---|---|---|---|
| 4130 (anil) | ~0,60 | 175–230 °C | Ya (relief stres) |
| 4140 (anil) | ~0,75 | 260–315 °C | Ya (relief stres atau Q&T lengkap) |
Nilai setara karbon tinggi berarti risiko retak dingin signifikan. Elektroda rendah hidrogen atau logam pengisi adalah wajib.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert freePertanyaan yang Sering Diajukan
Apa yang dimaksud dengan '4130' dalam sistem penunjukan AISI?
Dalam sistem empat digit AISI: digit pertama (4) menunjukkan molibdenum sebagai elemen paduan utama; digit kedua (1) menunjukkan penambahan krom; dan dua digit terakhir (30) mewakili sekitar 0,30% karbon nominal. Jadi 4130 adalah baja Cr-Mo dengan ~0,30% C dan 4140 mengandung ~0,40% C.
Apakah 4130 atau 4140 lebih baik untuk aplikasi bejana tekan?
4130 umumnya lebih disukai untuk bejana tekan las karena kandungan karbon lebih rendah dan ketersambungan lebih baik. Kekuatan lebih tinggi 4140 menguntungkan komponen tak tersambung seperti pengikat, tangkai katup dan fitting bermesinan. Untuk layanan tekan suhu tinggi di bawah ASME Section VIII, 2,25Cr-1Mo (A182 F22) biasanya lebih disukai daripada 4130/4140 karena memiliki stres yang diizinkan kode yang ditetapkan dan ketahanan merangkak lebih baik.
Bisakah 4130 dan 4140 digunakan dalam layanan asam (H₂S)?
Dengan pembatasan. NACE MR0175 / ISO 15156-2 memungkinkan baja paduan rendah termasuk 4130/4140 dalam layanan asam, tunduk pada batas kekerasan maksimal (biasanya 22 HRC / 248 HBW di logam dasar dan HAZ). Kondisi temperatur dengan kekerasan terkontrol dan dokumentasi perlakuan panas diperlukan. 4140 yang terlalu temperatur dengan kekerasan jauh di bawah maksimal biasanya digunakan untuk komponen kepala sumur.
Apa yang harus disertakan dalam MTC untuk batang 4140?
MTC yang sesuai untuk batang 4140 menurut ASTM A29 harus mencakup: nomor peleburan, analisis peleburan (semua elemen yang ditentukan), analisis produk jika diperlukan oleh pesanan pembelian, kondisi perlakuan panas, hasil tes mekanis (UTS, YS, perpanjangan, pengurangan area, kekerasan) dan sertifikasi kepatuhan terhadap standar yang berlaku dan pesanan pembelian. Jika layanan asam menurut NACE MR0175 ditentukan, hasil tes kekerasan dan catatan perlakuan panas juga harus disertakan.