4140 và 4340: So sánh thép hợp kim dạng thanh

Khoảng cách về thành phần hóa học

4140 (EN 1.7225 / 42CrMo4, JIS SCM440) là thép crom-molypden với khoảng 0.40% C, 1% Cr và 0.2% Mo. 4340 (EN 1.6582 / 34CrNiMo6, JIS SNCM439) giữ cùng khung cơ bản và bổ sung 1.65–2.0% nickel, với molypden cao hơn một chút.

Niken mang lại gì

• Độ dai: niken làm giảm nhiệt độ chuyển đổi từ dẻo sang giòn và làm tăng giá trị va đập Charpy, đặc biệt trong các tiết diện lớn và ở nhiệt độ sử dụng dưới 0.
• Khả năng tôi cứng: 4340 tôi thấu trong các tiết diện danh định lớn hơn nhiều — trong khi một trục 4140 ở đường kính lớn có thể chỉ tôi cứng tới độ sâu lớp bề mặt, 4340 có thể đạt độ cứng và độ bền mục tiêu xuyên suốt lõi.
• Mỏi: ở cùng độ bền kéo, 4340 thường cho thấy độ bền mỏi và độ dai phá hủy tốt hơn, đó là lý do nó xuất hiện trong bộ phận hạ cánh, bu lông cường độ cao và các chi tiết quay quan trọng.

Các khoảng độ bền sau tôi và ram điển hình chồng chéo nhau (khoảng 850–1200 MPa tùy thuộc vào nhiệt độ ram và tiết diện), vì vậy lựa chọn hiếm khi liên quan đến độ bền danh nghĩa — nó liên quan đến độ dai ở độ bền đó.

Chi phí và khả năng cung ứng

4340 thường có giá cao hơn đáng kể mỗi kilôgam — thường cao hơn 4140 khoảng 30–60% tùy thuộc vào thị trường và dạng sản phẩm — và các nhà dự trữ có ít kích cỡ hơn. Gia công cắt gọt và hàn tương đương nhau; cả hai đều cần gia nhiệt trước và quy trình được kiểm soát khi hàn.

Quy tắc quyết định

Mặc định chọn 4140 cho trục, bánh răng, thanh thủy lực, bu lông và máy móc nói chung: nó đáp ứng hầu hết nhiệm vụ kỹ thuật với giá tốt nhất. Nâng cấp lên 4340 khi thiết kế mang tính quyết định về phá hủy, tiết diện lớn, môi trường sử dụng lạnh, hoặc một quy cách kỹ thuật (hàng không vũ trụ, quốc phòng, thể thao mô tô cao cấp) nêu tên nó. Việc trả tiền cho niken ở nơi tải trọng nhẹ nhàng không mang lại điều gì đo lường được.

Làm việc với hai mác thép

Cả hai đều được cung cấp ở trạng thái ủ, thường hóa, hoặc tôi cứng trước (tôi và ram), và cả hai đều đáp ứng cùng một thực hành tôi cứng — tôi trong dầu hoặc polymer từ khoảng 830–870 °C, ram tới độ bền yêu cầu. 4340 đòi hỏi cẩn thận hơn một chút: khả năng tôi cứng cao hơn khiến nó nhạy cảm hơn với mức độ tôi mạnh ở các tiết diện mỏng và dễ bị nứt khi tôi xung quanh những thay đổi tiết diện sắc nhọn hơn, và việc kiểm soát thoát carbon rất quan trọng vì lợi thế về mỏi của nó sẽ mất đi nếu có lớp bề mặt mềm. Tôi cảm ứng và tôi bằng ngọn lửa phù hợp tốt với 4140; 4340 thường được sử dụng ở trạng thái tôi thấu hoặc thấm nitơ hơn. Trên chứng chỉ, hãy so sánh các giá trị va đập ở nhiệt độ thử yêu cầu thay vì chỉ kết quả kéo ở nhiệt độ phòng — đó là nơi hai mác thép thực sự tách biệt, và một mẻ 4140 chỉ đáp ứng quy cách về độ bền kéo sẽ không sánh được độ dai của một mẻ 4340 trong một chi tiết lớn, lạnh, chịu tải sốc.

Lưu ý về các mác tương đương

Cặp EN phản ánh cặp AISI: 42CrMo4 (1.7225) là mác gần tương đương của 4140, 34CrNiMo6 (1.6582) của 4340, và JIS SCM440 / SNCM439 tuân theo cùng một mô hình. Việc thay thế giữa các hệ thống là thường lệ đối với họ thép này, với điều kiện thực hiện các kiểm tra chứng chỉ được mô tả ở trên.