AISI 4150 Acier en alliage: Propriétés, Usages & Guide à haute teneur

Si vous concevez des pièces qui font face à une friction constante, stress élevé, ou usure lourde - comme des engrenages industriels, des courses, ou arbres à cames automobiles - vous avez besoin d'un matériau qui combinedureté, résistance à la traction, et porter une résistance.AISI 4150 acier en alliage est la solution incontournable: comme chrome à haut carbone-molybdène (CR-MO) alliage, Il offre une résistance à la dureté et à l'usure plus élevée que les grades à faible carbone comme AISI 4140, Tout en maintenant suffisammentdureté pour les applications porteuses. Ce guide décompose ses propriétés, Utilise du monde réel, processus de fabrication, et des comparaisons de matériaux pour vous aider à résoudre les défis de conception à haute teneur.

1. Propriétés matérielles de l'AISI 4150 Acier en alliage

Les performances de l'AISI 4150 repose sur son haut carbone (0.48–0,53%) et composition CR-MO équilibrée: Le carbone permet une dureté maximale après un traitement thermique, Chrome augmentantrésistance à la corrosion et durabilité, et le molybdène empêche la fragilité tout en améliorantlimite de fatigue. Explorons ses principales propriétés en détail.

1.1 Composition chimique

AISI 4150 Suit les normes ASTM A29 / A29M, avec un contrôle strict sur les éléments pour hiérarchiser la dureté et la résistance à l'usure. Ci-dessous est sa composition typique:

1.2 Propriétés physiques

Ces traits font de l'AISI 4150 adapté aux hauts usages, Environnements à haute température - des boîtes de vitesses industrielles aux moteurs automobiles:

• Densité: 7.85 g / cm³ (Identique aux aciers standard)—Simplifie les calculs de poids pour les pièces de lourds comme les blancs
• Point de fusion: 1,415 - 1,445 ° C (2,580 - 2,630 ° F)—Apatible avec les processus de forgeage et d'extinction
• Conductivité thermique: 41.5 Avec(m · k) à 20 ° C; 37.5 Avec(m · k) à 300 ° C - Insure même la distribution de la chaleur pendant la trempe (Évite les points chauds)
• Coefficient de dilatation thermique: 11.6 × 10⁻⁶ / ° C (20 - 100 ° C)—Minime la distorsion lors du traitement de la chaleur petite, pièces précises (Par exemple, des courses)
• Propriétés magnétiques: Ferromagnétique - Entre des tests non destructeurs (NDT) comme l'inspection des particules magnétiques pour détecter les fissures de surface de l'usure.

1.3 Propriétés mécaniques

Les performances mécaniques de l'AISI 4150 sont optimisées pour la dureté et la résistance à l'usure, avec traitement thermique adapté aux utilisations finales. Vous trouverez ci-dessous des valeurs typiques:

1.4 Autres propriétés

Les traits de l'AISI 4150 résolvent les défis de conception à haute teneur:

• Soudabilité: Modéré - Require préchauffant à 300–350 ° C (supérieur à AISI 4140) et traitement thermique post-soudé (Pwht) Pour éviter de craquer; Meilleur pour les pièces non soudées lorsque cela est possible.
• Formabilité: Limited - Best forgé (pas plié) Dans l'état recuit; formes complexes (Par exemple, dents de vitesse) sont créés par forge à chaud avant le traitement thermique.
• Machinabilité: Juste dans l'état recuit (22–25 HRC); pièces traitées à la chaleur (58–60 HRC) nécessitent des outils spécialisés (Par exemple, nitrure de bore cube, Cbn) pour l'usinage.
• Résistance à la corrosion: Modéré - résistants à la rouille légère et aux liquides à base d'huile; pour des environnements humides ou chimiques, Ajouter un placage chromé ou un revêtement de nitrure.
• Se résistance à l'usure: Excellent - une grande dureté (58–60 HRC) et la teneur en chrome réduisent l'usure du métal à métal, prolonger la durée de vie de la pièce par 2 à 3x vs. AISI 4140.

2. Applications de l'AISI 4150 Acier en alliage

L'accent mis par l'AISI 4150 sur la résistance à la dureté et à l'usure le rend idéal pour les pièces qui supportent une frottement ou un impact constant. Voici ses utilisations clés:

• Engrenages & Composants de vitesse: Engrenages de boîte de vitesses industriels, Eaux de transmission automobile, et les engrenages différentiels - sa forte dureté résiste à l'usure des dents des charges lourdes.
• Roulements & Des courses: Courses de roulement à balle, tasses de roulements à rouleaux, et les manches de roulement à aiguille - sooth, Les surfaces dures minimisent le frottement et prolongent la durée de vie de roulement.
• Pièces automobiles: Arbres à cames, poussoirs de soupape, et épingles de piston - tolérer la chaleur du moteur et le contact répété avec d'autres composants.
• Composants mécaniques: Arbres à usages élevés (Par exemple, Arbres d'entraînement du convoyeur), rotors de pompage, et les porte-outils - avec l'abrasion de la poussière, saleté, ou particules métalliques.
• Machines industrielles: Rouleaux de l'accusant en acier, Dies à extrusion, et outils d'estampage - usure résistante de la mise en métal ou du plastique.
• Composants aérospatiaux: Liens de train d'atterrissage et engrenages accessoires du moteur (systèmes non critiques)—Les équations d'usurent la résistance et la résistance à l'utilisation des avions.

3. Techniques de fabrication pour AISI 4150 Acier en alliage

Produisant AISI 4150 nécessite une précision dans le traitement thermique pour maximiser la dureté sans fragilité. Voici le processus étape par étape:

1. Acier:
   • AISI 4150 is made using an Fournaise à arc électrique (EAF) (recycle l'acier de ferraille) ou Fournaise de base à l'oxygène (BOF). Carbone (0.48–0,53%), chrome (0.80–1,10%), et molybdène (0.15–0,25%) sont ajoutés lors de la fusion pour assurer une distribution d'alliage uniforme.
2. Forgeage & Roulement:
   • La plupart des AISI 4150 parts start as Forgée chaude blanks (1,150 - 1,250 ° C)—Orger aligne la structure des grains, Resiter la résistance à l'usure. Après avoir forgé, blanks are Chaud roulé to rough shapes (bars, assiettes) ou laissé à fond pour des pièces de forme quasi (Par exemple, arbres à cames).
3. Traitement thermique (Critique pour la dureté):
   • Recuit: Chauffé à 815–845 ° C, tenu 3 à 4 heures, refroidi au ralenti 650 ° C. Adoucire l'acier (22–25 HRC) pour l'usinage et le forge.
   • Éteinte: Chauffé à 830–860 ° C (austénidation), tenu 1 à 2 heures (plus longtemps pour les pièces épaisses), refroidi dans l'huile (Risques de refroidissement de l'eau Craque). Durci à 60–62 hrc.
   • Tremper: Réchauffé à 200 à 500 ° C (en fonction des besoins):
     • 200 ° C: Dureté maximale (58–60 HRC) pour les pièces à haute teneur (Par exemple, des courses).
     • 500 ° C: Taille de dureté équilibrée (35–38 HRC) Pour les pièces sujettes à l'impact (Par exemple, engrenages).
4. Usinage:
   • AISI recuit 4150 est usiné avec des outils en carbure pour tourner, fraisage, ou forage. Pièces traitées à la chaleur (58–60 HRC) nécessitent des outils CBN ou du broyage pour la précision. Pour les dents d'équipement, Le respect se fait dans l'état recuit, suivi du traitement thermique et du broyage de la finition.
5. Traitement de surface:
   • Placage: Placage chromé (se résistance à l'usure) pour les arbres; placage nickel (résistance à la corrosion) pour les pièces automobiles.
   • Nitrative: Chaleurs à 500–550 ° C dans le gaz d'ammoniac - Créez une couche de surface dure de 0,1 à 0,3 mm (65–70 HRC) sans distorsion, Idéal pour les engrenages et les roulements.
   • Carburisant: Facultatif - CHÉRES À 900–950 ° C dans du gaz riche en carbone pour durcir uniquement la surface (Le noyau reste dur), Utilisé pour des pièces comme les dents d'équipement.
6. Contrôle de qualité:
   • Analyse chimique: La spectrométrie de masse vérifie le carbone, chrome, et les niveaux de molybdène (par ASTM A29 / A29M).
   • Tests mécaniques: Test de dureté (HRC / HV) et les tests de traction confirment la force; Tests de port (Par exemple, broche sur le disque) Mesurez la résistance à la friction.
   • NDT: Vérification des tests à ultrasons pour les défauts internes; La microscopie optique assure une structure de grains uniformes (Pas de gros grains qui provoquent des points chauds).

4. Études de cas: AISI 4150 en action

De vrais projets montrent comment AISI 4150 résout les défis à forte portée.

Étude de cas 1: Engrenages de boîte de vitesses industriels (NOUS.)

Une usine de fabrication a dû remplacer l'AISI 4140 Gearbox Gears Tous 18 mois en raison de l'usure des dents. Ils sont passés à AISI 4150 engrenages, traité à la chaleur à 200 ° C (58 HRC) et nitridé pour une résistance à l'usure supplémentaire. Les nouveaux engrenages ont duré 48 mois - réduisant les coûts de maintenance par $60,000 annuellement. La teneur élevée en carbone de l'AISI 4150 empêché les piqûres de dents, un mode de défaillance commun dans 4140 engrenages.

Étude de cas 2: Arbres à cames automobiles (Japon)

Un constructeur automobile avait besoin d'arbres à cames qui pourraient résister 200,000 km de fonctionnement du moteur sans usure de lobe. Ils ont utilisé AISI 4150 arbres à cames, forgé, traité à la chaleur à 300 ° C (55 HRC), et nitridé. Les tests ont montré uniquement 0.02 mm d'usure du lobe après 200,000 km - Half l'usure de l'AISI 4140 arbres à cames. Cette fiabilité du moteur améliorait et réduit les réclamations de garantie par 35%.

5. AISI 4150 contre. Autres matériaux

Comment AISI 4150 Comparez aux aciers à bas alliage et aux alternatives résistantes à l'usure?

Perspective de la technologie Yigu sur AISI 4150 Acier en alliage

À la technologie Yigu, AISI 4150 est notre premier choix pour les hauts usages, composants porteurs. Sa composition CR-MO à haute teneur en carbone résout le plus gros point de douleur pour les clients: Obtenir des pièces qui résistent à l'usure sans se casser - critique pour les boîtes de vitesses industrielles, moteurs automobiles, et machines. Nous fournissons AISI 4150 dans des blancs forgés, bars, ou assiettes, avec un traitement thermique personnalisé (200–500 ° C) et les options de surface (nitrative, placage chromé). Pour les clients, la mise à niveau de l'AISI 4140, AISI 4150 offre une durée de vie de 2 à 3 fois plus longue à une prime à petit coût - économiser de l'argent sur l'entretien et les remplacements à long terme.

FAQ sur AISI 4150 Acier en alliage

1. Peut-on aisi 4150 être utilisé pour les pièces qui ont besoin à la fois de résistance à l'usure élevée et de ténacité à impact?
   OUI - le réprimandez à 400–500 ° C (38–42 HRC). Cela équilibre la dureté (Assez pour la résistance à l'usure) et la ténacité (pour absorber l'impact). Par exemple, les engrenages trempés à 450 ° C Gérer à la fois l'usure des dents et les charges de choc occasionnelles.
2. Est aisi 4150 plus difficile à machine que AISI 4140?
   Oui, surtout lorsqu'il est traité à la chaleur. AISI recuit 4150 (22–25 HRC) les machines similaires à recuire 4140, Mais AISI traité à la chaleur 4150 (58–60 HRC) nécessite des outils CBN ou du broyage, alors que 4140 (50–53 HRC) Peut utiliser des outils en carbure revêtus.
3. Quelle est l'épaisseur maximale pour AISI 4150 parties?
   AISI 4150 fonctionne bien pour les pièces jusqu'à 100 mm d'épaisseur - sa teneur en chrome assure un durcissement uniforme à travers les sections. Pour les pièces plus épaisses (＞ 100 mm), prolonger le temps de maintien de la trempe (2–3 heures) et utiliser le refroidissement de l'huile pour éviter le ramollissement du noyau.