AISI/SAE 4140 kwaliteit is een veelzijdige legering met een goede weerstand tegen atmosferische corrosie en een redelijke sterkte. Het vertoont goede algemene combinaties van sterkte, taaiheid, slijtvastheid en vermoeiingssterkte.
TOEPASSINGEN
Deze legering vindt vele toepassingen als smeedstukken voor de lucht- en ruimtevaart- en olie- en gasindustrie, samen met talloze toepassingen in de auto-, landbouw- en defensie-industrie. Typische toepassingen zijn gesmede tandwielen en assen, spindels, armaturen, mallen en kragen.
SMEDEN
Het smeden van dit staal moet worden uitgevoerd tussen 2200 en 1650 ºF (1200 en 900 º C). Hoe lager de eindtemperatuur van het smeden, hoe fijner de korrelgrootte zal zijn. Deze legering mag idealiter niet worden gesmeed onder 900 °C (1650 ºF) en moet na het smeden langzaam worden afgekoeld.
HITTEBEHANDELING
Warmtebehandeling wordt uitgevoerd na warm bewerken om het staal geschikt te maken voor machinale bewerking en om te voldoen aan de mechanische eigenschappen die zijn gespecificeerd voor de specifieke toepassingen van het staal.
UITgloeien
Smeedstukken van klasse 4140 kunnen worden gegloeid door de onderdelen rechtstreeks van de smeedbewerking over te brengen naar een oven die op een geschikte temperatuur wordt gehouden, tussen 1450 en 1550 ºF (790 en 840 ºC), gedurende een geschikte tijd vast te houden en vervolgens ovenkoeling te vormen. structuur geschikt voor machinale bewerking. Dit soort behandeling kan het beste worden gebruikt voor onderdelen met eenvoudige vormen. Als sommige delen van een smeedstuk veel kouder eindigen dan andere, zal er geen uniforme structuur worden verkregen, in welk geval een bolvormig uitgloeien bij ongeveer 1380 º F (750 º C) kan worden gebruikt. Het is veilig om te zeggen dat alleen ervaring zal beslissen welk type gloeibehandeling voorafgaand aan de bewerking het beste kan worden gebruikt.
NORMALISEREN
Dit proces wordt gedefinieerd als het verhitten van staal tot een temperatuur boven het ferriet-naar-austeniet-transformatiebereik en vervolgens aan de lucht afkoelen tot een temperatuur die ver onder dit transformatiebereik ligt. Deze behandeling kan worden uitgevoerd op gesmede producten als conditioneringsbehandeling voorafgaand aan de laatste warmtebehandeling. Normaliseren dient ook om de structuur van smeedstukken te verfijnen die mogelijk niet-uniform zijn afgekoeld door hun smeedwerk. De nominale normalisatietemperatuur voor kwaliteit 4140 is 1600 º F (870 º C), maar productie-ervaring kan een temperatuur van 50 º F (10 º C) boven of onder dit cijfer vereisen. Wanneer smeedstukken worden genormaliseerd vóór bijvoorbeeld carboneren of harden en ontlaten, wordt in feite het bovenste bereik van normaliserende temperaturen gebruikt. Wanneer normaliseren de laatste warmtebehandeling is, wordt het lagere temperatuurbereik gebruikt.
VERHARDING
Deze warmtebehandeling resulteert in de vorming van martensiet na afschrikken, vandaar een grote toename in hardheid en treksterkte samen met enig verlies aan ductiliteit. Het staal moet worden geaustenitiseerd bij 1500 tot 1550 º F (815 tot 845 º C), waarbij de werkelijke temperatuur een functie is van de chemische samenstelling binnen het toegestane bereik, sectiegrootte en koelmethode. Austenitisatie moet ervoor zorgen dat alle microbestanddelen in het staal worden omgezet in austeniet. Kleinere secties van 4140 kunnen worden geblust in olie, zwaardere secties in water.
Ontlaten wordt uitgevoerd om de spanningen van het hardingsproces te verminderen, maar vooral om de vereiste mechanische eigenschappen te verkrijgen. De werkelijke ontlaattemperatuur zal worden gekozen om aan de vereiste eigenschappen te voldoen, en zal in veel gevallen een kwestie van vallen en opstaan zijn.
BEWERKBAARHEID
De legering is goed bewerkbaar. Eenvoudige vormen kunnen machinaal worden bewerkt na een normaliserende behandeling, terwijl complexere vormen moeten worden gegloeid. . Op het koolstofniveau van deze kwaliteit is een structuur van grof lamellair perliet tot grof sferoïdiet normaal gesproken optimaal voor bewerkbaarheid
LASBAARHEID
Deze soort heeft een goede lasbaarheid en kan met elke commerciële methode worden gelast. Onderdelen moeten vóór het lassen worden voorverwarmd op ongeveer 590 °C (1100 ° F) en daarna worden ontlast. Onderdelen in geharde en ontlaten toestand mogen niet worden gelast, aangezien de mechanische eigenschappen nadelig worden beïnvloed. Onderdelen mogen alleen in gegloeide toestand worden gelast.
