Wenn Sie geschweißte Komponenten oder Teile entwerfen, die eine Stärkebalance benötigen, Schweißbarkeit, und Duktilität - wie Luft- und Raumfahrtrahmen, Automobilrollkäfige, oder Industriemaschinenwellen -Aisi 4130 Legierungsstahl ist Ihre ideale Wahl. Als kohlenstoffarme Chrom-Molybdänum (Cr-Mo) Legierung, Es übertrifft einfache Kohlenstoffstähle in Zähigkeit und bietet gleichzeitig eine bessere Schweißbarkeit als höher kohlenstoffhaltige Legierungen wie AISI 4140. Dieser Leitfaden bricht seine Eigenschaften ab, Anwendungen in der Praxis, Herstellungsprozess, und Materialvergleiche, mit denen Sie Designherausforderungen lösen können, bei denen Schweißen und Stärke Hand in Hand gehen.
1. Materialeigenschaften von AISI 4130 Legierungsstahl
Die Leistung von AISI 4130 ergibt sich aus seiner sorgfältig ausgewogenen Komposition: Kohlenstoff (0.28–0,33%) sorgt für leichtes Schweißen, Während Chrom (0.80–1,10%) und Molybdän (0.15–0,25%) Stärke steigern undErmüdungsbeständigkeit. Erforschen wir die wichtigsten Eigenschaften im Detail.
1.1 Chemische Zusammensetzung
Aisi 4130 Folgt ASTM A29/A29M Standards, mit strenger Kontrolle über Elemente, um Schweißbarkeit und Zähigkeit zu priorisieren. Unten ist seine typische Komposition:
| Element | Symbol | Inhaltsbereich (%) | Schlüsselrolle |
|---|---|---|---|
| Kohlenstoff (C) | C | 0.28 - 0.33 | Bietet mäßige Stärke; niedrig gehalten, um zu aktivierenSchweißbarkeit (Kein Knacken nach dem Schweigen) |
| Chrom (Cr) | Cr | 0.80 - 1.10 | VerbessertKorrosionsbeständigkeit und Härtbarkeit; verbessert den Verschleißfestigkeit |
| Molybdän (MO) | MO | 0.15 - 0.25 | Steigert die Hochtemperaturstärke; ErhöhungenErmüdungsgrenze Für zyklische Belastung |
| Mangan (Mn) | Mn | 0.40 - 0.60 | Verfeinert die Getreidestruktur; verbessertDuktilität ohne die Stärke zu verringern |
| Silizium (Und) | Und | 0.15 - 0.35 | AIDS -Desoxidation; Unterstützt Stabilität während des Schweißens und Wärmebehandlung |
| Phosphor (P) | P | ≤ 0.035 | Minimiert, um eine spröde Fraktur in geschweißten Verbindungen oder kalten Bedingungen zu verhindern |
| Schwefel (S) | S | ≤ 0.040 | Kontrolliert zum GleichgewichtVerarbeitbarkeit und Schweißqualität (niedrigere S = bessere Schweißnähte) |
| Nickel (In) | In | ≤ 0.25 | Spurenelement; sich leicht verbessertAufprallzählung Bei niedrigen Temperaturen |
| Vanadium (V) | V | ≤ 0.03 | Spurenelement; verfeinert Körner für gleichmäßige Festigkeit über dicke Abschnitte |
| Kupfer (Cu) | Cu | ≤ 0.30 | Spurenelement; Fügt einen leichten atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit für Außenteile hinzu |
1.2 Physische Eigenschaften
Diese Eigenschaften machen AISI 4130 Geeignet für geschweißte und gebildete Komponenten in der gesamten Branche:
- Dichte: 7.85 g/cm³ (Gleich wie die meisten Kohlenstoffstähle)- Die Gewichtsberechnungen für Luft- und Raumfahrt- oder Automobilteile vereinfachen
- Schmelzpunkt: 1,420 - 1,450 ° C (2,588 - 2,642 ° F)- mit Schweißen kompatibel (Ich/Tig) und Schmiedensprozesse
- Wärmeleitfähigkeit: 42.5 W/(m · k) bei 20 ° C; 38.5 W/(m · k) bei 300 ° C - setzt sogar Wärmeverteilung während des Schweißens an (Reduziert Hot Spots)
- Wärmeleitkoeffizient: 11.4 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° C)- Verzerrungen beim Biegen oder Schweißkomponenten
- Magnetische Eigenschaften: Ferromagnetisch-Entzeit nicht-zerstörerische Tests (Ndt) wie eine magnetische Partikelinspektion zur Überprüfung der Schweißqualität.
1.3 Mechanische Eigenschaften
Die mechanische Leistung von AISI 4130 leuchtet in beiden Temper (schweißbar) und hitzebehandelt (hochfest) Bedingungen. Unten finden Sie typische Werte:
| Eigentum | Messmethode | Geglüht (Schweißbar) | Gelöscht & Temperiert (300 ° C) | Gelöscht & Temperiert (600 ° C) |
|---|---|---|---|---|
| Härte (Rockwell) | HRC | 17 - 20 HRC | 45 - 48 HRC | 25 - 28 HRC |
| Härte (Vickers) | Hv | 160 - 190 Hv | 430 - 460 Hv | 240 - 270 Hv |
| Zugfestigkeit | MPA (ksi) | 560 MPA (81 ksi) | 1,450 MPA (210 ksi) | 850 MPA (123 ksi) |
| Ertragsfestigkeit | MPA (ksi) | 345 MPA (50 ksi) | 1,300 MPA (188 ksi) | 700 MPA (102 ksi) |
| Verlängerung | % (In 50 mm) | 28 - 32% | 10 - 12% | 20 - 22% |
| Aufprallzählung | J (bei 20 ° C) | ≥ 90 J | ≥ 40 J | ≥ 70 J |
| Ermüdungsgrenze | MPA (rotierender Strahl) | 290 MPA | 680 MPA | 420 MPA |
1.4 Andere Eigenschaften
Die Merkmale von AISI 4130 lösen wichtige Herausforderungen für geschweißte und gebildete Komponenten:
- Schweißbarkeit: Ausgezeichnet - minimales Vorheizen (150–200 ° C.) und keine obligatorische Wärmebehandlung nach dem Schweigen (PWHT) für dünne Abschnitte, Zeit sparen bei der Herstellung.
- Formbarkeit: Großartig - kann gebogen sein, gerollt, oder in komplexe Formen geschmiedet (Z.B., Automobilrollkäfige) wenn geglüht, dann hitzebehandelt für Festigkeit.
- Verarbeitbarkeit: Gut - im geglühten Zustand (17–20 HRC), Es schneidet also leicht mit Standardwerkzeugen ab; Wärme behandelte Teile benötigen Carbid-Werkzeuge für Präzision.
- Korrosionsbeständigkeit: Mittelschwere - milde Rost und Chemikalien; für harte Umgebungen (Z.B., Marine), Fügen Sie Zinkbeschichtung oder Epoxidbeschichtung hinzu.
- Zähigkeit: Überlegen - selbst nach dem Schweißen, it maintains enough Duktilität Auswirkungen aufnehmen (kritisch für Luft- und Raumfahrt- und Automobilsicherheitsteile).
2. Anwendungen von AISI 4130 Legierungsstahl
AISI 4130s Fokus auf Schweißbarkeit und ausgewogen. Hier sind die Schlüssel verwendet:
- Luft- und Raumfahrtkomponenten: Flugzeugrahmen, Fahrwerkstrümpfe, und Kraftstoffleitungen - weldable, leicht, und stark genug für Fluglasten.
- Kfz -Teile: Rollkäfige, Chassis -Röhrchen, und Hochleistungsabgaberöber-Vibrationen und Wärme, mit Schweißnähten, die dem Stress entsprechen.
- Mechanische Komponenten: Schweißwellen, Hydraulikzylinderstangen, und Riemenscheibenzentren - ideal für Teile, in denen das Schweißen billiger ist als das Schmieden.
- Industriemaschinerie: Förderrollen, Roboterarme, und Maschinenrahmen - genügend für den täglichen Gebrauch, Einfach mit Schweißen zu reparieren.
- Bauausrüstung: Ladereimer, Baggenarme, und Gerüstegelenke - Anhänger Impact und Abrieb, mit Schweißnähten, die nicht unter Last knacken.
- Motorrad & Rennteile: Rahmenschienen, Schwinge, und Motorhalterungen - kombiniert leichtes Gewicht und Festigkeit für Leistungsfahrzeuge.
3. Fertigungstechniken für AISI 4130 Legierungsstahl
AISI produzieren 4130 Erfordert sich auf Schweißbarkeit und Formbarkeit zu konzentrieren, mit Wärmebehandlung, die auf die Bedürfnisse der Endverbrauchskraft zugeschnitten sind. Hier ist der Schritt-für-Schritt-Prozess:
- Stahlherstellung:
- Aisi 4130 is made using an Elektrischer Lichtbogenofen (EAF) (recycelt Stahl) oder Basis -Sauerstoffofen (Bof). Chrom und Molybdän werden zugesetzt, um die Bereiche 0,80–1,10% und 0,15–0,25% zu erreichen, während Kohlenstoff niedrig gehalten wird (0.28–0,33%).
- Rollen & Bildung:
- The steel is Heiß gerollt (1,100 - 1,200 ° C) in Bars, Röhrchen, oder Teller - HOT Rolling erleichtert es einfach zu biegen oder zu formen. Für dünnwandige Teile (Z.B., Abgasrohre), es ist Kalt gerollt for tighter tolerances.
- Wärmebehandlung (Flexibel für Bedürfnisse):
- Glühen: Auf 815–845 ° C erhitzt, 2–3 Stunden gehalten, langsam gekühlt zu 650 ° C. Macht den Stahl weich (17–20 HRC) zum Schweißen und Bildung.
- Quenching: Auf 845–870 ° C erhitzt, gehalten 1 Stunde, in Öl abgekühlt. Verhärtet sich auf 50–52 HRC, erhöht sich aber die Sprödigkeit, die die Sprödigkeit erhöht.
- Temperieren: Auf 200–650 ° C erwärmt (basierend auf Kraftbedürfnissen), 1–2 Stunden gehalten, luftgekühlt. Reduziert die Sprödigkeit - 300 ° C für hohe Festigkeit, 600 ° C für eine bessere Duktilität.
- Schweißen (Kritischer Vorteil):
- Benutzt mich, Tig, oder Stabschweißung mit niedrigen Wasserstoffelektroden (Z.B., E8018-B2) Um Schweißrisse zu vermeiden. Dünne Abschnitte vorheizen (＜ 10 mm) Zu 150 ° C; dicke Abschnitte (＞ 20 mm) Zu 200 ° C. Für die meisten Teile benötigt keine PWHT, Es kann jedoch getan werden, um Reststress zu reduzieren.
- Bearbeitung & Fertig:
- Geglühte Aisi 4130 wird mit HSS -Tools zum Drehen bearbeitet, Mahlen, oder bohren. Wärme behandelte Teile benötigen Carbid-Werkzeuge. Für glatte Oberflächen, mit dem Schleifen oder Polieren beenden.
- Oberflächenbehandlung:
- Überzug: Zinkbeschichtung (Rostbeständigkeit) Für Automobilteile; Chrombeschichtung (Resistenz tragen) für Wellen.
- Beschichtung: Hitzebeständige Farbe (bis zu 500 ° C) für Abgassteile; Epoxidbeschichtung (chemischer Widerstand) für Industriemaschinen.
- Nitriding: Optional - Häzen auf 500–550 ° C in Ammoniakgas, um die Oberfläche zu härten (50–55 HRC) ohne Verzerrung, Ideal für Verschleißteile.
- Qualitätskontrolle:
- Chemische Analyse: Spectrometrie überprüft Legierungsinhalte (pro ASTM A29/A29M).
- Mechanische Tests: Zug, Auswirkungen, und Härtetests bestätigen Kraft und Zähigkeit.
- Schweißnaht Inspektion: Röntgenuntersuchungen (Röntgenaufnahmen) oder Ultraschallprüfprüfungen für Schweißfehler wie Porosität.
- Dimensionalprüfungen: Bremssättel oder CMM stellen sicher, dass Teile Konstruktionstoleranzen erfüllen.
4. Fallstudien: Aisi 4130 in Aktion
Reale Projekte zeigen, wie AISI 4130 Löst Schweiß- und Festigkeitsprobleme.
Fallstudie 1: Luft- und Raumfahrtrahmenschweißen (Kanada)
Ein Flugzeughersteller, der für den Bau leichter Gewicht benötigt wird, Schweißrahmenabschnitte für eine kleine Frachtebene. Sie wählten AISI 4130 Röhrchen (geglüht, 17 HRC) Für einfaches TIG -Schweißen. Die Frames wurden dann auf gemildert 300 ° C (45 HRC) für Stärke. Nach dem Test, Die Rahmen standhalten 120% der Konstruktionsbelastung ohne Schweißnaht - Outperforming Aluminiumrahmen (was scheiterte bei 90% laden). Dieser Schnittrahmengewicht durch 15% vs. Stahlalternativen.
Fallstudie 2: Haltbarkeit des Automobilrollkäfigs (UNS.)
Ein Rennteam benötigte einen Rollkäfig, der den Einfluss des Absturzs aufnehmen und vor Ort verschweißt werden konnte. Sie benutzten AISI 4130 Dom (übergezeichnet) Röhrchen, mit MIG und ohne PWHT geschweißt. Während eines Absturztests, Der Käfig gebogen, aber nicht gebrochen - es istDuktilität schützte den Treiber. Der Käfig dauerte 3 Rennsaison, während ein früherer AISI 1018 Carbon -Stahlkäfig nach danach geknackt 1 Jahreszeit. Dies rettete das Team $8,000 bei Ersatzkosten.
5. Aisi 4130 vs. Andere Materialien
Wie geht es Aisi 4130 Vergleiche mit ähnlichen Materialien für geschweißte und hochfeste Teile?
| Material | Ähnlichkeiten mit AISI 4130 | Schlüsselunterschiede | Am besten für |
|---|---|---|---|
| Aisi 4140 | CR-Mo Alloy Stahl | Höherer Kohlenstoff (0.38–0,43%); stärker, aber schwerer zu schweißen; 10% teurer | Nicht geschweißte Teile (Z.B., Getriebe, Wellen) |
| Aisi 1018 | Kohlenstoffstahl | Keine Legierung; billiger, aber schwächer (440 MPA -Zug); schlechter Müdigkeitsbeständigkeit | Teile mit niedriger Stress (Z.B., Klammern) |
| 6061 Aluminium | Leicht | Niedrigere Dichte (2.7 g/cm³); schwächer (310 MPA -Zug); Bessere Korrosionsbeständigkeit; 2× Hilfe | Leicht, Teile mit niedriger Belastung (Z.B., Fahrradrahmen) |
| 304 Edelstahl | Korrosionsbeständig | Ausgezeichneter Rostbeständigkeit; schwer zu schweißen; geringere Stärke (515 MPA -Zug); 3× Hilfe | Schweißteile für Meeres- oder Lebensmittelqualität |
| Kohlefaser | Hohe Kraft-Gewicht | Leichter; Keine Korrosion; Schlechte Auswirkung Zähigkeit; 8× Hilfe | Hochleistungs, Nicht geschweißte Teile (Z.B., Rennwagenkörper) |
Perspektive der Yigu -Technologie auf AISI 4130 Legierungsstahl
Bei Yigu Technology, Aisi 4130 ist unsere Anlaufstelle für geschweißt, Hochfeste Komponenten. Die CR-Mo-Komposition mit kohlenstoffarmen Low-Carbon löst den größten Schmerzpunkt für Kunden: Starke Teile bekommen, die leicht zu schweißen sind, ohne zu knacken. Wir liefern AISI 4130 in Röhren, Barren, oder Teller - geformt zum Schweißen, oder benutzerdefinierte Hitze für Kraft behandelt. Für die Luft- und Raumfahrt, Automobil, oder Industriekunden, die sich aus Kohlenstoffstahl oder Aluminium bewegen, Aisi 4130 Bietet ein kostengünstiges Upgrade: bessere Stärke als Aluminium, Bessere Schweißbarkeit als AISI 4140, und längere Lebensdauer als einfacher Kohlenstoffstahl.
FAQ über Aisi 4130 Legierungsstahl
- Benötige ich die Wärmebehandlung nach der Schale? (PWHT) für Aisi 4130?
Nein - für dünne Abschnitte (＜ 20 mm) oder Teile mit geringer Stress, PWHT ist nicht erforderlich. Für dicke Abschnitte (＞ 20 mm) oder Teile mit hoher Stress (Z.B., Luft- und Raumfahrtrahmen), PWHT (600–650 ° C für 1 Stunde) reduziert Reststress und verbessert die Zähigkeit. - Kann aisi 4130 für Hochtemperaturanwendungen verwendet werden (über 300 ° C)?
Ja - es hält den Molybdän -Inhalt auf den 400 ° C. Für die obigen Temperaturen 400 ° C (Z.B., Industrieöfen), Wählen Sie AISI 316 Edelstahl- oder Leichtmetallstähle mit mehr Wärmefestigkeit. - Was ist der Unterschied zwischen AISI 4130 und Aisi 4130 Dom?
Aisi 4130 Dom (übergezeichnet) ist eine Rohrvariante, die durch Zeichnen von Heizröhrchen über einen Dorn. Es hat ein reibungsloseres Interieur, engere Wandstärke Toleranzen, und höhere Stärke als Standard AISI 4130 Rohr - ideal für Automobilrollenkäfige oder Luft- und Raumfahrtrohre.
