คำตอบด่วน
Quick Answer
เหล็กผสมผสาน 4130 และ 4140 เป็นเกรดโครม-โมลิบดินัม ("โครมโมลิบดินัม") ที่มีความสามารถในการปลดปล่อยที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแกร่งสูงที่อุณหภูมิสูง 4130 ประกอบด้วย ~1.0% Cr และ 0.20% Mo; 4140 เพิ่มคาร์บอนและแมนกานีซที่มากขึ้นเพื่อให้ความแข็งสูงหลังการปลดปล่อย ทั้งสองใช้กันอย่างแพร่หลายในภาชนะความดัน วาล์ว อุปกรณ์การเจาะและส่วนประกอบโครงสร้างที่ต้องใช้ความแข็งแกร่งสูง
ภาพรวม
เหล็กผสมผสานมีความแตกต่างจากเหล็กคาร์บอนด้วยการเพิ่มองค์ประกอบผสมผสานโดยจงใจ — โดยพื้นฐาน โครม โมลิบดินัม นิกเกิล วานาเดียม หรือการรวมกัน — ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการปลดปล่อย ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง ความเหนียว หรือความต้านทานการกัดกร่อนเกินกว่าที่สามารถบรรลุได้ด้วยคาร์บอนเพียงอย่างเดียว
ชุด 4xxx (ระบบการกำหนด AISI/SAE) เป็นเหล็กโครม-โมลิบดินัม ตัวเลขแรก "4" ระบุฐานโมลิบดินัม "1" ที่สองระบุการเพิ่มโครม ตัวเลขสองหลักสุดท้ายแสดงเนื้อหาคาร์บอนระบุนามสกุลในร้อยละของเปอร์เซ็นต์:
- 4130: ~0.30% C
- 4140: ~0.40% C
เกรดเหล่านี้สามารถปลดปล่อยและเชื่อมได้ในช่วงความแข็งแกร่งที่กว้าง ทำให้เป็นหนึ่งในเหล็กวิศวกรรมที่หลากหลายที่สุด
องค์ประกอบเคมี — AISI 4130
ตามที่ ASTM A29 / SAE J1397 (การวิเคราะห์การหลอม):
| องค์ประกอบ | ช่วง (น้ำหนัก%) |
|---|---|
| คาร์บอน (C) | 0.28 – 0.33 |
| แมนกานีส (Mn) | 0.40 – 0.60 |
| ซิลิกอน (Si) | 0.15 – 0.35 |
| ฟอสฟอรัส (P) | ≤ 0.035 |
| กำมะถัน (S) | ≤ 0.040 |
| โครม (Cr) | 0.80 – 1.10 |
| โมลิบดินัม (Mo) | 0.15 – 0.25 |
องค์ประกอบเคมี — AISI 4140
ตามที่ ASTM A29 / SAE J1397 (การวิเคราะห์การหลอม):
| องค์ประกอบ | ช่วง (น้ำหนัก%) |
|---|---|
| คาร์บอน (C) | 0.38 – 0.43 |
| แมนกานีส (Mn) | 0.75 – 1.00 |
| ซิลิกอน (Si) | 0.15 – 0.35 |
| ฟอสฟอรัส (P) | ≤ 0.035 |
| กำมะถัน (S) | ≤ 0.040 |
| โครม (Cr) | 0.80 – 1.10 |
| โมลิบดินัม (Mo) | 0.15 – 0.25 |
ความแตกต่างหลักระหว่าง 4130 และ 4140 คือปริมาณคาร์บอนและแมนกานีส คาร์บอนที่สูงกว่าใน 4140 หมายถึงความแข็งและความแข็งแกร่งในการดึงที่สูงขึ้นหลังการปลดปล่อย แต่มีความเหนียวและความสามารถในการเชื่อมที่ลดลงเมื่อเทียบกับ 4130
คุณสมบัติเชิงกล
คุณสมบัติขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการบำรุงรักษาด้วยความร้อนมาก ตารางด้านล่างแสดงค่าตัวแทนสำหรับเงื่อนไขทั่วไป
AISI 4130
| เงื่อนไข | UTS | YS (0.2%) | การยืดออก | ความแข็ง |
|---|---|---|---|---|
| อบแห้ง | 560 MPa | 360 MPa | 28% | 156 HBW |
| ปกติ | 670 MPa | 435 MPa | 25% | 197 HBW |
| Q&T (870/480 °C) | 1040 MPa | 900 MPa | 16% | 302 HBW |
AISI 4140
| เงื่อนไข | UTS | YS (0.2%) | การยืดออก | ความแข็ง |
|---|---|---|---|---|
| อบแห้ง | 655 MPa | 415 MPa | 26% | 197 HBW |
| ปกติ | 1020 MPa | 655 MPa | 18% | 302 HBW |
| Q&T (870/480 °C) | 1090 MPa | 960 MPa | 14% | 315 HBW |
Q&T = ปลดปล่อยและเชื่อม อุณหภูมิการเชื่อมส่งผลกระทบอย่างมากต่อการดุลสมดุลความแข็งแกร่ง อุณหภูมิการเชื่อมที่สูงขึ้นสร้างความแข็งแกร่งที่ต่ำกว่า แต่ความเหนียวในการกระทบที่ดีกว่า
ความสามารถในการปลดปล่อย
วงโค้งความสามารถในการปลดปล่อย Jominy สำหรับ 4130 และ 4140 แสดงว่าทั้งสองเกรดปลดปล่อยได้อย่างมีประสิทธิภาพในขนาดหน้าตัดทั่วไปของอุปกรณ์ความดันและตัวกาป คาร์บอนและแมนกานีสที่สูงกว่าใน 4140 ให้ความสามารถในการปลดปล่อยที่ดีกว่าในขนาดหน้าตัดเทียบเท่า
| เกรด | เส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤต (ปลดปล่อยที่สมบูรณ์ในน้ำมัน) |
|---|---|
| 4130 | ~25–50 mm (1–2 นิ้ว) |
| 4140 | ~38–75 mm (1.5–3 นิ้ว) |
ความครอบคลุมของมาตรฐาน
| เกรด | มาตรฐาน | การใช้งาน |
|---|---|---|
| 4130 / 4140 | ASTM A29 | บาร์ |
| 4130 / 4140 | ASTM A519 | ท่อไร้รอยต่อ |
| 4130 | ASTM A322 | บาร์ที่มีการกลิ้งร้อน |
| F22 (~2.25Cr-1Mo) | ASTM A182 | การ锻造สำหรับบริการความดัน |
| P22 (~2.25Cr-1Mo) | ASTM A335 | ท่อไร้รอยต่อ อุณหภูมิสูง |
| 42CrMo4 | EN 10083-3 | บาร์ยุโรป เทียบได้กับ 4140 |
หมายเหตุ: ASTM A182 Grade F22 และ A335 Grade P22 เป็นเหล็กผสมผสาน 2.25Cr-1Mo — เพื่อนร่วมอลลอยที่สูงขึ้นของ 4130/4140 ซึ่งมีคุณสมบัติเพียงพอสำหรับบริการความดันที่อุณหภูมิสูงภายใต้รหัส ASME
การประยุกต์ใช้
การใช้งาน 4130 ทั่วไป
- ท่อโครงสร้างอากาศยาน และส่วนประกอบลำตัว
- ภาชนะและหม้ออัดความดัน (ความแข็งแกร่งปานกลาง)
- เฟรมจักรยานและกรงป้องกันการเลี้ยว motorsport (สามารถเชื่อมได้ ความเหนียวดี)
- ลำตัววาล์วและข้อต่อในอุปกรณ์หัวบ่อน้ำมันและก๊าซ
การใช้งาน 4140 ทั่วไป
- สอบเก็บสินค้าการเจาะ ข้อต่อเครื่องมือท่อการเจาะ และส่วนประกอบ BHA (API 7-1)
- Bolting และ fastener ความแข็งแกร่งสูง
- เกียร์ เพลา และสปินเดิลการทำงานหนัก
- ฐานแม่พิมพ์และเครื่องมือ
ข้อพิจารณาด้านความสามารถในการเชื่อม
ทั้งสองเกรดสามารถเชื่อมได้แต่ต้องให้ความสนใจต่อการให้ความร้อนและการบำรุงรักษาด้วยความร้อนหลังการเชื่อม:
| เกรด | CE (โดยประมาณ) | การให้ความร้อนขั้นต่ำ | ต้อง PWHT หรือไม่ |
|---|---|---|---|
| 4130 (อบแห้ง) | ~0.60 | 175–230 °C | ใช่ (การบรรเทาความเครียด) |
| 4140 (อบแห้ง) | ~0.75 | 260–315 °C | ใช่ (การบรรเทาความเครียดหรือ Q&T ที่สมบูรณ์) |
ค่าเทียบเท่าคาร์บอนสูงหมายความว่าความเสี่ยงของการแตกราวเย็นมีนัยสำคัญ ไฟฟ้าหรือโลหะสำหรับเพิ่มเติมโลหะที่มีไฮโดรเจนต่ำ
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert freeคำถามที่ถามบ่อย
'4130' หมายความว่าอะไรในระบบการกำหนด AISI
ในระบบ AISI สี่หลัก: ตัวเลขแรก (4) ระบุโมลิบดินัมเป็นองค์ประกอบผสมผสานหลัก ตัวเลขที่สอง (1) ระบุการเพิ่มโครม และตัวเลขสองหลักสุดท้าย (30) แสดงประมาณ 0.30% คาร์บอนระบุนามสกุล ดังนั้น 4130 เป็นเหล็ก Cr-Mo ที่มี ~0.30% C และ 4140 มี ~0.40% C
4130 หรือ 4140 ดีกว่าสำหรับการประยุกต์ใช้ภาชนะความดัน
4130 มักจะได้รับความพอใจมากขึ้นสำหรับภาชนะความดันเชื่อมเนื่องจากเนื้อหาคาร์บอนต่ำกว่าและความสามารถในการเชื่อมที่ดีกว่า ความแข็งแกร่งที่สูงขึ้นของ 4140 มีประโยชน์สำหรับส่วนประกอบที่ไม่เชื่อมเช่น bolting วาล์วสตวร์และข้อต่อทำงาน สำหรับบริการความดันที่อุณหภูมิสูงภายใต้ ASME Section VIII 2.25Cr-1Mo (A182 F22) มักชอบกว่า 4130/4140 เนื่องจากมีความเครียดที่อนุญาตโดยรหัสที่ก่อตั้งขึ้นและความต้านทานการแตกต่าง
สามารถใช้ 4130 และ 4140 ในบริการเสีย (H₂S) ได้หรือไม่
มีข้อจำกัด NACE MR0175 / ISO 15156-2 อนุญาตเหล็กผสมผสานต่ำรวม 4130/4140 ในบริการเสีย ภายใต้ขีด จำกัด ความแข็งสูงสุด (โดยทั่วไป 22 HRC / 248 HBW ในโลหะฐานและ HAZ) จำเป็นต้องมีเงื่อนไขการเชื่อมที่มีความแข็งที่ควบคุมและเอกสารการบำรุงรักษาด้วยความร้อน 4140 ที่เชื่อมมากเกินไปที่มีความแข็งต่ำกว่าสูงสุดมากมักใช้สำหรับส่วนประกอบหัวบ่อ
MTC สำหรับบาร์ 4140 ควรรวมถึงสิ่งใด
MTC ที่สอดคล้องกันสำหรับบาร์ 4140 ตามที่ ASTM A29 ควรรวม: หมายเลขการหลอม การวิเคราะห์การหลอม (องค์ประกอบที่ระบุทั้งหมด) การวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์หากจำเป็นตามคำสั่งซื้อ เงื่อนไขการบำรุงรักษาด้วยความร้อน ผลการทดสอบเชิงกล (UTS YS การยืดออก การลดพื้นที่ ความแข็ง) และการรับรองการปฏิบัติตามมาตรฐานที่ใช้บังคับและคำสั่งซื้อ หากระบุบริการเสียตามข้อตกลง NACE MR0175 ผลการทดสอบความแข็งและบันทึกการบำรุงรักษาด้วยความร้อนจะต้องรวมไว้ด้วย