Hóa Bền 4140: Chu Trình Tôi và Ram Theo Kích Thước Tiết Diện

Chu trình tiêu chuẩn

4140 là thép crom-molypden với khoảng 0.40% carbon, được thiết kế để sử dụng ở trạng thái tôi và ram:

1. Austenit hóa ở khoảng 840–870 °C (khoảng 845 °C là một điểm làm việc được sử dụng rộng rãi), đủ lâu để tiết diện đồng đều.
2. Tôi trong dầu cho hầu hết các tiết diện; polymer hoặc, đối với các hình dạng đơn giản ở tiết diện nhỏ, nước khi cần độ khắc nghiệt bổ sung và rủi ro nứt được quản lý. Khuấy và nhiệt độ dầu đúng quan trọng hơn những khác biệt nhiệt độ nhỏ ở lò.
3. Ram ngay khi chi tiết đạt gần nhiệt độ phòng — sự chậm trễ mời gọi nứt tôi. Nhiệt độ ram được chọn từ tính chất mục tiêu, không theo thói quen.

Logic đường cong ram

4140 ở trạng thái vừa tôi nằm khoảng giữa mức 50 HRC và quá giòn để sử dụng. Ram đánh đổi độ cứng lấy độ dai dọc theo một đường cong trơn tru, xấp xỉ:

• Ram khoảng 200 °C: vẫn rất cứng và bền, độ dai hạn chế — ít khi được dùng, cho các chi tiết chịu mài mòn là chính.
• Khoảng 400 °C: độ bền cao với độ dai cải thiện; lưu ý vùng giòn martensit đã ram nói chung mà nhiều thép Cr thể hiện ở nhiệt độ ram thấp hơn — các chi tiết quan trọng được thử nghiệm va đập, không được giả định.
• Khoảng 550–650 °C: trạng thái máy móc kinh điển — độ cứng khoảng từ cuối mức 20 đến giữa mức 30 HRC, với sự kết hợp tốt nhất của giới hạn chảy, độ dẻo và độ dai Charpy cho trục, bánh răng và bu lông cường độ cao.

Các con số chính xác dịch chuyển theo thành phần hóa học thực tế của mẻ và mức độ khắc nghiệt của tôi, đó là lý do các đặc tả nêu một khoảng độ cứng hoặc độ bền kéo và để người xử lý nhiệt chọn nhiệt độ ram để đạt được nó.

Độ cứng xuyên suốt theo đường kính

Độ thấm tôi của 4140 tốt nhưng hữu hạn. Theo một quy tắc kinh nghiệm được sử dụng rộng rãi:

• Các tiết diện lên đến khoảng 25–40 mm tôi dầu đến gần đầy đủ martensit và ram đồng đều.
• Trong khoảng 50–100 mm, lõi ngày càng chuyển biến một phần thành bainit: tính chất bề mặt và lõi phân kỳ, và tính chất được đảm bảo trong các tiêu chuẩn giảm tương ứng.
• Vượt quá mức đó, hãy coi "4140 đã tôi xuyên" với sự nghi ngờ — hỏi mẫu thử được cắt ở đâu (bề mặt, nửa bán kính hoặc lõi đều là các quy ước được sử dụng), hoặc chuyển sang mác có độ thấm tôi cao hơn như 4340.

Đây là lý do các tiêu chuẩn EN và ASTM lập bảng tính chất của 42CrMo4/4140 theo tiết diện danh định, và vì sao một đường đo độ cứng trên một mẫu từ thanh thực tế có giá trị hơn một giá trị trong catalogue.

Ghi chú thực tế

Thường hóa trước khi hóa bền nếu tổ chức đầu vào bị sọc hoặc thô do cán nóng. Gia công cơ khí ở trạng thái ủ hoặc đã hóa bền trước (tôi và ram đến khoảng 28–32 HRC) để có kinh tế xưởng tốt nhất — tấm và thanh 4140 đã hóa bền trước tồn tại chính xác để các lô nhỏ có thể bỏ qua hoàn toàn xưởng hóa bền.

Hai kiểm tra khép lại vòng lặp trên bất kỳ công việc hóa bền 4140 nào: kiểm tra độ cứng trên các bề mặt làm việc sau khi ram (một lần đọc duy nhất ở một đầu của một trục dài chứng minh rất ít), và khi chi tiết quan trọng về mỏi, xác nhận các yêu cầu va đập của đặc tả thực sự đã được thử nghiệm từ tiết diện danh định — danh tiếng của 4140 được tạo dựng trong khoảng đã tôi xuyên của nó, và lặng lẽ mất đi ngoài khoảng đó.