Si vous concevez des composants ou des pièces soudées qui ont besoin d'un équilibre de force, soudabilité, et la ductilité - comme les cadres aérospatiaux, Cages de rouleau automobile, ou arbres de machines industrielles -AISI 4130 acier en alliage est votre choix idéal. Comme chrome à faible teneur en carbone (CR-MO) alliage, Il surpasse les aciers en carbone ordinaires dans la ténacité tout en offrant une meilleure soudabilité que les alliages de carbone plus élevé comme AISI 4140. Ce guide décompose ses propriétés, Applications du monde réel, processus de fabrication, et des comparaisons de matériaux pour vous aider à résoudre des défis de conception où le soudage et la force vont de pair.
1. Propriétés matérielles de l'AISI 4130 Acier en alliage
Les performances de l'AISI 4130 proviennent de sa composition soigneusement équilibrée: carbone (0.28–0,33%) Assure un soudage facile, tandis que le chrome (0.80–1,10%) et molybdène (0.15–0,25%) Stimuler la force etrésistance à la fatigue. Explorons ses principales propriétés en détail.
1.1 Composition chimique
AISI 4130 Suit les normes ASTM A29 / A29M, avec un contrôle strict sur les éléments pour hiérarchiser la soudabilité et la ténacité. Ci-dessous est sa composition typique:
| Élément | Symbole | Plage de contenu (%) | Rôle clé |
|---|---|---|---|
| Carbone (C) | C | 0.28 - 0.33 | Fournit une force modérée; gardé bas pour activersoudabilité (Pas de craquage post-soudage) |
| Chrome (Croisement) | Croisement | 0.80 - 1.10 | Renforcerrésistance à la corrosion et durabilité; améliore la résistance à l'usure |
| Molybdène (MO) | MO | 0.15 - 0.25 | Stimule la résistance à haute température; augmentationlimite de fatigue pour le chargement cyclique |
| Manganèse (MN) | MN | 0.40 - 0.60 | Affine la structure des grains; renforcerductilité sans réduire la force |
| Silicium (Et) | Et | 0.15 - 0.35 | Désoxydation du sida; Soutient la stabilité pendant le soudage et le traitement thermique |
| Phosphore (P) | P | ≤ 0.035 | Minimisé pour éviter la fracture fragile dans les articulations soudées ou les conditions froides |
| Soufre (S) | S | ≤ 0.040 | Contrôlé à l'équilibremachinabilité et la qualité de soudure (inférieur S = meilleures soudures) |
| Nickel (Dans) | Dans | ≤ 0.25 | Élément trace; améliore légèrementrésistance à l'impact à basse température |
| Vanadium (V) | V | ≤ 0.03 | Élément trace; affine les grains pour une résistance uniforme à travers les sections épaisses |
| Cuivre (Cu) | Cu | ≤ 0.30 | Élément trace; ajoute une légère résistance à la corrosion atmosphérique pour les pièces extérieures |
1.2 Propriétés physiques
Ces traits font de l'AISI 4130 Convient aux composants soudés et formés dans toutes les industries:
- Densité: 7.85 g / cm³ (Identique à la plupart des aciers en carbone)—Simplifie les calculs de poids pour les pièces aérospatiales ou automobiles
- Point de fusion: 1,420 - 1,450 ° C (2,588 - 2,642 ° F)—Apatible avec le soudage (Moi / tig) et forger des processus
- Conductivité thermique: 42.5 Avec(m · k) à 20 ° C; 38.5 Avec(m · k) à 300 ° C - Insure même la distribution de chaleur pendant le soudage (réduit les points chauds)
- Coefficient de dilatation thermique: 11.4 × 10⁻⁶ / ° C (20 - 100 ° C)—Minime la distorsion lors des composants de flexion ou de soudage
- Propriétés magnétiques: Ferromagnétique - Entre des tests non destructeurs (NDT) comme l'inspection des particules magnétiques pour vérifier la qualité de la soudure.
1.3 Propriétés mécaniques
Les performances mécaniques de l'AISI 4130 brillent dans les deux recuits (prêt à souder) et traité à la chaleur (à haute résistance) conditions. Vous trouverez ci-dessous des valeurs typiques:
| Propriété | Méthode de mesure | Recuit (Prêt à souder) | Éteint & Tempéré (300 ° C) | Éteint & Tempéré (600 ° C) |
|---|---|---|---|---|
| Dureté (Rockwell) | HRC | 17 - 20 HRC | 45 - 48 HRC | 25 - 28 HRC |
| Dureté (Vickers) | HV | 160 - 190 HV | 430 - 460 HV | 240 - 270 HV |
| Résistance à la traction | MPA (ksi) | 560 MPA (81 ksi) | 1,450 MPA (210 ksi) | 850 MPA (123 ksi) |
| Limite d'élasticité | MPA (ksi) | 345 MPA (50 ksi) | 1,300 MPA (188 ksi) | 700 MPA (102 ksi) |
| Élongation | % (dans 50 MM) | 28 - 32% | 10 - 12% | 20 - 22% |
| Résistance à l'impact | J (à 20 ° C) | ≥ 90 J | ≥ 40 J | ≥ 70 J |
| Limite de fatigue | MPA (faisceau rotatif) | 290 MPA | 680 MPA | 420 MPA |
1.4 Autres propriétés
Les traits de l'AISI 4130 résolvent les défis clés pour les composants soudés et formés:
- Soudabilité: Excellent - Require un préchauffage minimal (150–200 ° C) et pas de traitement thermique post-soudain obligatoire (Pwht) pour les sections minces, gagner du temps sur la fabrication.
- Formabilité: Super - peut être plié, roulé, ou forgé dans des formes complexes (Par exemple, Cages de rouleau automobile) Lorsqu'il est recuit, Puis traité à la chaleur pour la résistance.
- Machinabilité: Bon - en état de recuits (17–20 HRC), Il coupe donc facilement avec des outils standard; Les pièces traitées à la chaleur ont besoin d'outils en carbure pour la précision.
- Résistance à la corrosion: Modéré - Résistants rouille légère et produits chimiques; pour des environnements durs (Par exemple, marin), Ajouter un placage de zinc ou un revêtement époxy.
- Dureté: Supérieur - même après le soudage, it maintains enough ductilité pour absorber l'impact (Critique pour les pièces de sécurité aérospatiale et automobile).
2. Applications de l'AISI 4130 Acier en alliage
L'accent mis par l'AISI 4130 sur la soudabilité et la résistance équilibrée en fait un choix supérieur pour les composants qui doivent être rejoints ou formés. Voici ses utilisations clés:
- Composants aérospatiaux: Cadres d'avions, pêche à l'atterrissage, et les lignes de carburant -, léger, et assez fort pour les charges de vol.
- Pièces automobiles: Rouler des cages, tubes de châssis, et collecteurs d'échappement hautes performances - Résistation des vibrations et de la chaleur, avec des soudures qui résistent au stress.
- Composants mécaniques: Arbres soudés, Tielles de cylindre hydraulique, et les pôles de poulie - idées pour les pièces où le soudage est moins cher que la forge.
- Machines industrielles: Rouleaux de convoyeur, bras robotiques, et les cadres de machine - assez pour une utilisation quotidienne, Facile à réparer avec le soudage.
- Équipement de construction: Seaux de chargeur, bras de peinture, et les articulations d'échafaudage - Incidence et abrasion, avec des soudures qui ne se fissurent pas sous la charge.
- Moto & Parties de course: Rails à cadre, bras oscillants, et supports de moteur - combinaison légère et résistance aux véhicules de performance.
3. Techniques de fabrication pour AISI 4130 Acier en alliage
Produisant AISI 4130 nécessite de se concentrer sur la soudabilité et la formabilité, avec un traitement thermique adapté aux besoins de résistance à l'utilisation finale. Voici le processus étape par étape:
- Acier:
- AISI 4130 is made using an Fournaise à arc électrique (EAF) (recycle l'acier de ferraille) ou Fournaise de base à l'oxygène (BOF). Le chrome et le molybdène sont ajoutés pour atteindre les gammes de 0,80–1,10% et 0,15 à 0,25%, tandis que le carbone est maintenu bas (0.28–0,33%).
- Roulement & Formation:
- The steel is Chaud roulé (1,100 - 1,200 ° C) en bars, tubes, ou les assiettes - le roulement de maisons facilite le pliage ou la forme. Pour les pièces à parois minces (Par exemple, tubes d'échappement), c'est À froid roulé for tighter tolerances.
- Traitement thermique (Flexible pour les besoins):
- Recuit: Chauffé à 815–845 ° C, tenu 2 à 3 heures, refroidi au ralenti 650 ° C. Adoucire l'acier (17–20 HRC) pour le soudage et la formation.
- Éteinte: Chauffé à 845–870 ° C, détenu 1 heure, refroidi dans l'huile. Durci à 50–52 HRC mais augmente la fragilité.
- Tremper: Réchauffé à 200–650 ° C (Basé sur les besoins de force), tenu 1 à 2 heures, refroidi à l'air. Réduit la fragilité - 300 ° C pour une forte résistance, 600 ° C pour une meilleure ductilité.
- Soudage (Avantage critique):
- M'utilise, Tig, ou soudage de bâton avec des électrodes à faible hydrogène (Par exemple, E8018-B2) Pour éviter les fissures de soudure. Préchauffer les sections minces (＜ 10 mm) à 150 ° C; sections épaisses (＞ 20 mm) à 200 ° C. Aucun PWHT nécessaire pour la plupart des pièces, Mais cela peut être fait pour réduire le stress résiduel.
- Usinage & Finition:
- AISI recuit 4130 est usiné avec des outils HSS pour tourner, fraisage, ou forage. Les pièces traitées à la chaleur ont besoin d'outils en carbure. Pour des surfaces lisses, Terminer avec du broyage ou du polissage.
- Traitement de surface:
- Placage: Placage de zinc (résistance à la rouille) pour les pièces automobiles; placage chromé (se résistance à l'usure) pour les arbres.
- Revêtement: Peinture résistante à la chaleur (jusqu'à 500 ° C) pour les pièces d'échappement; revêtement époxy (résistance chimique) pour les machines industrielles.
- Nitrative: Facultatif - CHÉRES À 500–550 ° C dans l'ammoniac de gaz pour durcir la surface (50–55 HRC) sans distorsion, Idéal pour les pièces d'usure.
- Contrôle de qualité:
- Analyse chimique: La spectrométrie vérifie le contenu des alliages (par ASTM A29 / A29M).
- Tests mécaniques: Traction, impact, et les tests de dureté confirment la force et la ténacité.
- Inspection de soudure: Tests radiographiques (Rayons X) ou des tests de tests ultrasoniques pour les défauts de soudure comme la porosité.
- Chèques dimensionnels: Les étriers ou le CMM assurent que les pièces respectent les tolérances de conception.
4. Études de cas: AISI 4130 en action
De vrais projets montrent comment AISI 4130 résout les défis de soudage et de force.
Étude de cas 1: Soudage du cadre aérospatial (Canada)
Un fabricant d'avions devait construire un poids léger, sections de cadre soudé pour un petit avion de chargement. Ils ont choisi AISI 4130 tubes (recuit, 17 HRC) pour un soudage Tig facile. Les cadres ont ensuite été tempérés pour 300 ° C (45 HRC) pour la force. Après test, Les cadres résistent 120% de la charge de conception sans crackage de soudage - les cadres en aluminium de performance (qui a échoué à 90% charger). Ce poids de cadre coupé de 15% contre. alternatives en acier.
Étude de cas 2: Durabilité de la cage à rouleau automobile (NOUS.)
Une équipe de course avait besoin d'une cage de rouleau qui pourrait absorber l'impact de l'accident et être soudé sur place. Ils ont utilisé AISI 4130 Dom (étiré) tubes, soudé avec mig et pas de pwht. Pendant un test de crash, La cage se penchait mais ne s'est pas cassée - c'estductilité Protéger le conducteur. La cage a duré 3 Saisons de course, tandis qu'une AISI précédente 1018 cage en acier en carbone fissuré après 1 saison. Cela a sauvé l'équipe $8,000 en frais de remplacement.
5. AISI 4130 contre. Autres matériaux
Comment AISI 4130 Comparez des matériaux similaires pour les pièces soudées et à haute résistance?
| Matériel | Similitudes avec AISI 4130 | Différences clés | Mieux pour |
|---|---|---|---|
| AISI 4140 | Acier en alliage CR-MO | Carbone plus élevé (0.38–0,43%); plus fort mais plus difficile à souder; 10% pricier | Pièces non soudées (Par exemple, engrenages, arbres) |
| AISI 1018 | Carbone | Pas d'alliage; moins cher mais plus faible (440 Tensile MPA); Mauvaise résistance à la fatigue | Pièces à stress basse (Par exemple, supports) |
| 6061 Aluminium | Léger | Densité plus faible (2.7 g / cm³); plus faible (310 Tensile MPA); meilleure résistance à la corrosion; 2× pricier | Léger, pièces à faible charge (Par exemple, cadres de vélo) |
| 304 Acier inoxydable | Résistant à la corrosion | Excellente résistance à la rouille; plus difficile à souder; faible force (515 Tensile MPA); 3× pricier | Pièces soudées marines ou de qualité alimentaire |
| Fibre de carbone | Haute force à poids | Plus léger; pas de corrosion; Mauvais impact de la ténacité; 8× pricier | Hautement performance, pièces non soudées (Par exemple, corps de voiture de course) |
Perspective de la technologie Yigu sur AISI 4130 Acier en alliage
À la technologie Yigu, AISI 4130 est notre go-to pour soudé, composants à haute résistance. Sa composition CR-MO à faible teneur en carbone résout le plus gros point de douleur pour les clients: Obtenir des pièces fortes faciles à souder sans craquer. Nous fournissons AISI 4130 dans les tubes, bars, ou plaques - recouvertes de soudage, ou traité à la chaleur personnalisé pour la résistance. Pour l'aérospatiale, automobile, ou des clients industriels qui passent de l'acier au carbone ou de l'aluminium, AISI 4130 offre une mise à niveau rentable: meilleure force que l'aluminium, meilleure soudabilité que AISI 4140, et une durée de vie plus longue que l'acier en carbone ordinaire.
FAQ sur AISI 4130 Acier en alliage
- Ai-je besoin de traitement thermique après le soudage (Pwht) Pour AISI 4130?
Non - pour les sections minces (＜ 20 mm) ou pièces à faible stress, Pwht n'est pas nécessaire. Pour les sections épaisses (＞ 20 mm) ou pièces à stress élevé (Par exemple, cadres aérospatiaux), Pwht (600–650 ° C pour 1 heure) réduit le stress résiduel et améliore la ténacité. - Peut-on aisi 4130 être utilisé pour des applications à haute température (au-dessus de 300 ° C)?
Oui, c'est le contenu de molybdenum le maintient 400 ° C. Pour les températures au-dessus 400 ° C (Par exemple, fours industriels), Choisissez AISI 316 acier en acier inoxydable ou en alliage avec plus de résistance à la chaleur. - Quelle est la différence entre AISI 4130 et Aisi 4130 Dom?
AISI 4130 Dom (étiré) est une variante de tube fabriquée en dessinant un tube roulé à chaud sur un mandrin. Il a un intérieur plus lisse, Tolérances d'épaisseur de paroi plus serrées, et une force plus élevée que l'AISI standard 4130 Tube - idéal pour les cages de rouleau automobile ou les tubes aérospatiaux.
