Sekiranya anda merancang komponen yang perlu mengendalikan tekanan yang melampau, kesan yang tinggi, atau gear pendaratan aeroangkasa seperti beban berat, aci kren industri, atau bahagian automotif berprestasi tinggi-anda memerlukan bahan yang memberikan kekuatan yang luar biasadan ketangguhan.Aisi 4340 keluli aloi adalah penyelesaian premium: sebagai nikel-chromium-molybdenum (In-cr-i) aloi, Ia menawarkan lebih tinggikekuatan tegangan, had keletihan, dan ketangguhan suhu rendah daripada gred rendah aloi seperti AISI 4130 atau Aisi 4140. Panduan ini memecah sifatnya, Aplikasi dunia nyata, proses pembuatan, dan perbandingan material untuk membantu anda menyelesaikan cabaran reka bentuk beban tinggi yang paling menuntut.
1. Sifat bahan AISI 4340 Keluli aloi
Prestasi AISI 4340 berasal dari reka bentuk aloi kuadrupanya: Nikel meningkatkan ketangguhan, kromium meningkatkan ketahanan kakisan dan kebolehkerjaan, molibdenum meningkatkan kekuatan suhu tinggi, dan mengimbangi kekuatan karbon kekuatan dan kemuluran. Mari kita meneroka sifat utamanya secara terperinci.
1.1 Komposisi kimia
Aisi 4340 Mematuhi piawaian ASTM A29/A29M, dengan kawalan yang tepat terhadap elemen aloi untuk mengutamakan kekuatan dan ketangguhan yang tinggi. Berikut adalah komposisi biasa:
| Elemen | Simbol | Julat Kandungan (%) | Peranan utama |
|---|---|---|---|
| Karbon (C) | C | 0.38 - 0.43 | Membolehkan rawatan haba; menyampaikan asaskekuatan tegangan |
| Chromium (Cr) | Cr | 0.70 - 0.90 | MeningkatkanRintangan kakisan dan kebolehkerjaan; Meningkatkan rintangan haus |
| Molybdenum (Mo) | Mo | 0.20 - 0.30 | Menaikkanhad keletihan dan kestabilan suhu tinggi; menghalang rayapan di bawah beban berat |
| Nikel (Dalam) | Dalam | 1.65 - 2.00 | Booster ketahanan teras; mengekalkankesan ketangguhan pada suhu rendah (-40 ° C.) |
| Mangan (Mn) | Mn | 0.60 - 0.80 | Menapis struktur bijirin; MeningkatkanKemuluran tanpa mengurangkan kekuatan |
| Silikon (Dan) | Dan | 0.15 - 0.35 | AIDS Deoxidation; Menyokong kestabilan struktur semasa rawatan haba |
| Fosforus (P) | P | ≤ 0.035 | Diminimumkan untuk mengelakkan patah rapuh dalam keadaan suhu rendah atau tekanan tinggi |
| Sulfur (S) | S | ≤ 0.040 | Dikawal untuk keseimbangankebolehkerjaan dan ketangguhan (S = Rintangan kesan yang lebih baik) |
| Vanadium (V) | V | ≤ 0.03 | Elemen jejak; Menapis bijirin untuk kekuatan seragam di seluruh bahagian tebal |
| Tembaga (Cu) | Cu | ≤ 0.30 | Elemen jejak; Menambah rintangan kakisan atmosfera ringan untuk bahagian luaran |
1.2 Sifat fizikal
Ciri -ciri ini menjadikan Aisi 4340 Sesuai untuk persekitaran yang melampau-dari keadaan aeroangkasa sub-sifar ke jentera perindustrian panas:
- Ketumpatan: 7.85 g/cm³ (Sama dengan keluli standard)-Membuat pengiraan berat badan untuk bahagian beban berat seperti aci kren
- Titik lebur: 1,425 - 1,450 ° C. (2,597 - 2,642 ° f)-Aksi dengan rawatan penempaan dan haba untuk bentuk kompleks
- Kekonduksian terma: 42.0 W/(m · k) pada 20 ° C.; 38.0 W/(m · k) pada 300 ° C -Mempertahankan walaupun pengedaran haba semasa pelindapkejutan (Mengurangkan distorsi)
- Pekali pengembangan haba: 11.5 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° C.)-Minimikan tekanan dari buaian suhu (Mis., Aeroangkasa berlepas/kitaran pendaratan)
- Sifat magnet: Ferromagnet-enables ujian yang tidak merosakkan (Ndt) seperti array bertahap ultrasonik untuk mengesan kecacatan dalaman di bahagian tebal.
1.3 Sifat mekanikal
Prestasi mekanikal AISI 4340 tidak dapat ditandingi di kalangan keluli aloi pertengahan, Terutama selepas rawatan haba. Di bawah adalah nilai biasa untuk keadaan biasa:
| Harta | Kaedah pengukuran | Annealed (Keadaan lembut) | Dipadamkan & Marah (300 ° C.) | Dipadamkan & Marah (600 ° C.) |
|---|---|---|---|---|
| Kekerasan (Rockwell) | HRC | 20 - 23 HRC | 52 - 55 HRC | 30 - 33 HRC |
| Kekerasan (Vickers) | Hv | 190 - 220 Hv | 500 - 530 Hv | 290 - 320 Hv |
| Kekuatan tegangan | MPA (ksi) | 700 MPA (102 ksi) | 1,800 MPA (261 ksi) | 1,050 MPA (152 ksi) |
| Kekuatan hasil | MPA (ksi) | 450 MPA (65 ksi) | 1,600 MPA (232 ksi) | 900 MPA (130 ksi) |
| Pemanjangan | % (dalam 50 mm) | 22 - 26% | 7 - 9% | 16 - 18% |
| Kesan ketangguhan | J (pada -40 ° C.) | ≥ 70 J | ≥ 30 J | ≥ 55 J |
| Had keletihan | MPA (rasuk berputar) | 350 MPA | 800 MPA | 500 MPA |
1.4 Sifat lain
Ciri-ciri Aisi 4340 menyelesaikan cabaran reka bentuk beban tinggi:
- Kebolehkalasan: Sederhana-Perlu dipanaskan hingga 250-300 ° C dan rawatan haba pasca kimpalan (Pwht) untuk mengelakkan retak, tetapi menghasilkan sendi yang kuat untuk bahagian galas beban.
- Kebolehbaburan: Fair -test dipalsukan (tidak bengkok) dalam keadaan annealed; bentuk kompleks (Mis., Kekosan gear) dicipta melalui penempaan panas untuk mengekalkan kekuatan.
- Kebolehkerjaan: Bagus dalam keadaan Annealed (20-23 HRC); bahagian yang dirawat haba memerlukan alat karbida (Kerana kekerasan yang tinggi) tetapi masih dipotong dengan bersih.
- Rintangan kakisan: Resist sederhana -karat ringan dan bahan kimia; untuk persekitaran yang keras (Mis., Marin), Masukkan penyaduran krom atau salutan seramik.
- Ketangguhan: Kandungan nikel yang luar biasa menjadikannya sukar -40 ° C. (Kritikal untuk bahagian perindustrian aeroangkasa dan sejuk), walaupun pada kekuatan tinggi.
2. Aplikasi AISI 4340 Keluli aloi
Keseimbangan Kekuatan Kekuatan Tinggi AISI 4340 menjadikannya sesuai untuk komponen yang tidak boleh gagal di bawah beban yang melampau. Berikut adalah kegunaan utamanya:
- Komponen Aeroangkasa: Pendaratan gear, enjin engkol enjin, dan aci pemutar helikopter-mengikat kesan berlepas/pendaratan dan suhu sub-sifar.
- Bahagian automotif: Enjin enjin perlumbaan berprestasi tinggi, gear penghantaran, dan pembezaan perumahan -tolerates tork tinggi dan haba enjin.
- Komponen mekanikal: Aci tugas berat (kren, penggali), Ram Tekan Hidraulik, dan rotor turbin -sokongan beban sehingga 100+ tan tanpa lentur.
- Jentera Perindustrian: Peralatan Peralatan Perlombongan, gulungan kilang keluli, dan aci penjana kuasa -memakai dan memuatkan kitaran untuk 10+ tahun.
- Peralatan pembinaan: Cangkuk kren, Bulldozer gandar, dan batang pemandu longgokan -melayari kesan dari mengangkat berat dan hubungan tanah.
- Komponen Pertahanan: Tangki Tangki Tangki, Mekanisme mundur artileri, dan bahagian pelancar peluru berpandu-cukup untuk tekanan gred tentera.
3. Teknik pembuatan untuk AISI 4340 Keluli aloi
Menghasilkan AISI 4340 Memerlukan ketepatan-terutamanya dalam rawatan haba-untuk membuka kunci potensi kekuatan penuhnya. Inilah proses langkah demi langkah:
- Pembuatan keluli:
- Aisi 4340 is made using an Relau arka elektrik (EAF) (Kitar semula keluli sekerap) atau Relau oksigen asas (Bof). Nikel (1.65-2.00%), Chromium (0.70-0.90%), dan Molybdenum (0.20-0.30%) ditambah semasa lebur untuk memastikan pengedaran aloi seragam.
- Menunaikan & Bergulir:
- Kebanyakan Aisi 4340 parts start as Panas palsu blanks (1,150 - 1,250 ° C.)- untuk menjajarkan struktur bijirin, meningkatkan kekuatan. Selepas menjalin, blanks are Hot Rolled to rough shapes (bar, plat) atau ditinggalkan seperti yang dipakai untuk bahagian-bahagian berhampiran (Mis., Crankshafts).
- Rawatan haba (Kritikal untuk prestasi):
- Penyepuhlindapan: Dipanaskan hingga 815-845 ° C, diadakan 3-4 jam, lambat disejukkan 650 ° C.. Melembutkan keluli (20-23 HRC) untuk pemesinan dan penempaan.
- Pelindapkejutan: Dipanaskan hingga 845-870 ° C (austenitizing), diadakan 1-2 jam (lebih lama untuk bahagian tebal), disejukkan dalam minyak (bukan air -mengurangkan risiko retak). Mengeras hingga 58-60 HRC.
- Pembiakan: Dipanaskan hingga 200-650 ° C (berdasarkan keperluan):
- 300 ° C.: Kekuatan maks (1,800 MPA tegangan) untuk bahagian beban tinggi.
- 600 ° C.: Kekuatan yang seimbang (1,050 MPA tegangan) untuk bahagian yang rawan kesan.
- Pemesinan:
- AISI Annealed 4340 dimesin dengan alat HSS atau karbida untuk beralih, penggilingan, atau penggerudian. Bahagian yang dirawat haba (52-55 HRC) memerlukan alat karbida bersalut (Mis., Tialn) untuk mengurangkan haus. Untuk ketepatan (Mis., Tempat duduk), Selesaikan pengisaran digunakan.
- Rawatan permukaan:
- Penyaduran: Penyaduran krom (Pakai rintangan) untuk aci; penyaduran nikel (Rintangan kakisan) untuk bahagian aeroangkasa.
- Salutan: Salutan seramik (Rintangan panas) untuk bahagian enjin; Salutan Epoxy (rintangan kimia) untuk jentera perindustrian.
- Nitriding: Pilihan -Heats hingga 500-550 ° C dalam gas ammonia untuk mengeras permukaan (60-65 HRC) tanpa herotan, Sesuai untuk gear dan galas.
- Kawalan kualiti:
- Analisis kimia: Spektrometri massa mengesahkan nikel, Chromium, dan tahap molibdenum (Per ASTM A29/A29M).
- Ujian mekanikal: Tegangan, kesan (-40 ° C.), dan ujian kekerasan mengesahkan prestasi.
- Ndt: Pemeriksaan ujian ultrasonik untuk kecacatan dalaman; Pemeriksaan zarah magnetik mendapati keretakan permukaan.
- Analisis mikrostruktur: Mikroskopi optik memastikan struktur bijirin seragam (Tiada bijirin besar yang menyebabkan kelemahan).
4. Kajian kes: Aisi 4340 dalam tindakan
Projek sebenar menyerlahkan keupayaan AISI 4340 untuk mengendalikan beban yang melampau.
Kajian kes 1: Gear pendaratan aeroangkasa (U.K.)
Pengilang pesawat memerlukan strut gear pendaratan yang boleh mengendalikan 120 KN IMPACT LOADS DAN -40 Suhu ° C.. Mereka memilih Aisi 4340, Haba yang dirawat 300 ° C. (52 HRC) untuk kekuatan. Selepas 10,000 Kitaran pendaratan, Struts tidak menunjukkan keretakan keletihan -mengatasi AISI 4140 struts (yang gagal pada 6,000 kitaran). Ini memperluaskan jangka hayat pendaratan oleh 67%, penjimatan $200,000 setiap pesawat dalam penyelenggaraan.
Kajian kes 2: Aci kren perindustrian (Jerman)
Kilang keluli memerlukan batang kren untuk mengangkat gegelung keluli 150 tan. Mereka menggantikan AISI 4140 Aci dengan AISI 4340 (Haba yang dirawat 450 ° C untuk ketangguhan). Aci baru berlangsung 8 bertahun -tahun -menggabungkan jangka hayat yang lama -kerana kandungan nikelnya menghalang keletihan dari kitaran mengangkat berulang. Kilang disimpan $150,000 dalam kos penggantian dan dielakkan 3 penutupan pengeluaran.
5. Aisi 4340 vs. Bahan lain
Bagaimana AISI 4340 Bandingkan dengan keluli rendah aloi dan bahan premium?
| Bahan | Persamaan dengan AISI 4340 | Perbezaan utama | Terbaik untuk |
|---|---|---|---|
| Aisi 4140 | Keluli aloi cr-mo | Tiada nikel; ketangguhan yang lebih rendah (-40 Impak ° C.: ≥20 j vs. 30 J); 25% lebih murah | Bahagian beban sederhana (Mis., aci pam) |
| Aisi 4130 | Keluli rendah aloi | Karbon/nikel yang lebih rendah; lebih lemah (1,450 MPA Max tegangan); kebolehkalasan yang lebih baik; 40% lebih murah | Dikimpal, Bahagian beban rendah ke sederhana |
| 304 Keluli tahan karat | Tahan kakisan | Rintangan karat yang sangat baik; lebih lemah (515 MPA tegangan); 3× Bantuan | Persekitaran yang menghakis, bahagian beban rendah |
| Aloi titanium (Ti-6al-4v) | Kekuatan yang tinggi | Lebih ringan (4.5 g/cm³); kekuatan yang sama; 8× Bantuan | Bahagian aeroangkasa di mana berat badan kritikal |
| Serat karbon | Kekuatan yang tinggi | Lebih ringan; Tiada kakisan; Kesan yang lemah; 10× Bantuan | Bahagian prestasi tinggi yang tidak mempunyai beban |
Perspektif Teknologi Yigu di Aisi 4340 Keluli aloi
Di Yigu Technology, Aisi 4340 Adakah pilihan utama kami untuk beban tinggi, Komponen tinggi. Komposisi ni-cr-mo menyelesaikan titik kesakitan terbesar bagi pelanggan: mendapat kekuatan tanpa mengorbankan ketangguhan -kritikal untuk aeroangkasa, perindustrian, dan projek pertahanan. Kami membekalkan AISI 4340 dalam kekosongan palsu, bar, atau pinggan, dengan rawatan haba tersuai (300-650 ° C.) untuk memenuhi keperluan projek. Untuk pelanggan menaik taraf dari AISI 4140 atau titanium, Aisi 4340 menawarkan nilai yang tiada tandingan: 2x Ketangguhan 4140 dan 1/8 kos titanium, dengan kekuatan yang cukup untuk 90% aplikasi yang melampau.
Soalan Lazim mengenai Aisi 4340 Keluli aloi
- Boleh Aisi 4340 Dikimpal untuk bahagian yang mengandungi beban?
Ya - tetapi ia memerlukan pemanasan yang berhati -hati (250-300 ° C.) dan rawatan haba pasca kimpalan (600-650 ° C.) Untuk mengurangkan tekanan sisa. Gunakan elektrod hidrogen rendah (Mis., E9018-B3) untuk mengelakkan retak, dan menguji kimpalan dengan pemeriksaan ultrasonik untuk memastikan kekuatan. - Adalah Aisi 4340 Sesuai untuk aplikasi suhu rendah?
Absolutely—its nickel content maintains kesan ketangguhan pada -40 ° C. (Walaupun panas dirawat untuk 52 HRC). Untuk suhu di bawah -40 ° C. (Mis., Jentera Artik), Pilih varian yang diperkaya nikel (AISI 4340NI) Untuk ketangguhan tambahan. - Berapakah ketebalan maksimum untuk Aisi 4340 bahagian?
Aisi 4340 boleh digunakan untuk bahagian sehingga 200 mm tebal -kebolehkerasannya yang tinggi memastikan rawatan haba seragam di bahagian tebal. Untuk bahagian lebih tebal daripada 200 mm, Memperluas masa tahan pelindapkejutan (2-3 jam) dan gunakan penyejukan minyak untuk mengelakkan melembutkan teras.
