4140 проти 4340: порівняння круглого прокату з легованої сталі

Розрив у хімічному складі

4140 (EN 1.7225 / 42CrMo4, JIS SCM440) — хромомолібденова сталь із приблизно 0.40% C, 1% Cr і 0.2% Mo. 4340 (EN 1.6582 / 34CrNiMo6, JIS SNCM439) зберігає ту саму основу і додає 1.65–2.0% нікелю, з трохи вищим вмістом молібдену.

Що дає нікель

• В'язкість: нікель знижує температуру переходу від в'язкого до крихкого руйнування та підвищує значення ударної в'язкості за Шарпі, особливо у великих перерізах і за температур експлуатації нижче нуля.
• Прогартовуваність: 4340 прогартовується наскрізь у значно більших розрахункових перерізах — там, де вал із 4140 за великих діаметрів може прогартуватися лише на глибину поверхневого шару, 4340 може досягти цільової твердості та міцності по всьому осердю.
• Втомна міцність: за рівної міцності на розтяг 4340 зазвичай демонструє кращу втомну міцність і в'язкість руйнування, тому вона з'являється в шасі літаків, високоміцних болтах і критичних обертових деталях.

Типові діапазони міцності після загартування з відпуском перекриваються (приблизно 850–1200 MPa залежно від відпуску та перерізу), тому вибір рідко стосується граничної міцності — він стосується в'язкості за цієї міцності.

Вартість і доступність

4340 зазвичай коштує помітно дорожче за кілограм — часто на 30–60% вище за 4140 залежно від ринку та форми — а складські торговці тримають менше розмірів. Обробка різанням і зварюваність порівнянні; обидві потребують попереднього підігрівання та контрольованих процедур під час зварювання.

Правило вибору

За замовчуванням обирайте 4140 для валів, шестерень, гідравлічних штоків, болтів і загального машинобудування: вона покриває більшість інженерних завдань за найкращою ціною. Переходьте на 4340, коли конструкція є критичною щодо руйнування, переріз великий, експлуатація відбувається в холоді або специфікація (авіаційна, оборонна, автоспорт високого рівня) називає її. Платити за нікель там, де навантаження помірні, не дає нічого вимірюваного.

Робота з двома марками

Обидві постачають у відпаленому, нормалізованому або попередньо загартованому (загартування з відпуском) стані, і обидві реагують на ту саму практику загартування — загартування в оливі або полімері від приблизно 830–870 °C, відпуск до необхідної міцності. 4340 вимагає трохи більше уваги: її вища прогартовуваність робить її чутливішою до інтенсивності загартування в тонких перерізах і схильнішою до гартівних тріщин біля різких переходів перерізу, а контроль зневуглецювання має значення, оскільки її перевага у втомній міцності втрачається за м'якої поверхні. Індукційне та полум'яне загартування добре підходять для 4140; 4340 частіше використовують із наскрізним загартуванням або після азотування. У сертифікаті порівнюйте значення ударної в'язкості за необхідної температури випробування, а не лише результати випробування на розтяг за кімнатної температури — саме тут дві марки справді розходяться, і партія 4140, яка лише відповідає своїй специфікації на розтяг, не зрівняється за в'язкістю з партією 4340 у великій, холодній деталі під ударним навантаженням.

Примітка про еквіваленти

Пара за EN повторює пару за AISI: 42CrMo4 (1.7225) є близьким еквівалентом 4140, 34CrNiMo6 (1.6582) — марки 4340, а JIS SCM440 / SNCM439 дотримуються тієї ж схеми. Заміна між системами для цього сімейства є рутинною, за умови перевірок сертифіката, описаних вище.