Se você está projetando componentes soldados ou peças que precisam de um equilíbrio de força, soldabilidade, e ductilidade - como quadros aeroespaciais, gaiolas de rolagem automotiva, ou eixos de máquinas industriais -Aisi 4130 liga de aço é sua escolha ideal. Como um cromo-politdênio de baixo carbono (Cr-Mo) liga, Ele supera os aços carbono simples em resistência, oferecendo melhor soldabilidade do que ligas de alto carbono como AISI 4140. Este guia quebra suas propriedades, Aplicações do mundo real, processo de fabricação, e comparações de materiais para ajudá -lo a resolver desafios de design, onde a soldagem e a força andam de mãos dadas.
1. Propriedades materiais de AISI 4130 Liga de aço
O desempenho da AISI 4130 vem de sua composição cuidadosamente equilibrada: baixo carbono (0.28–0,33%) Garante soldagem fácil, enquanto cromo (0.80–1,10%) e molibdênio (0.15–0,25%) aumentar a força eResistência à fadiga. Vamos explorar suas principais propriedades em detalhes.
1.1 Composição química
Aisi 4130 segue os padrões ASTM A29/A29M, com controle rigoroso sobre elementos para priorizar a soldabilidade e a resistência. Abaixo está sua composição típica:
| Elemento | Símbolo | Intervalo de conteúdo (%) | Papel fundamental |
|---|---|---|---|
| Carbono (C) | C | 0.28 - 0.33 | Fornece força moderada; mantido baixo para ativarsoldabilidade (Sem rachaduras pós-soldas) |
| Cromo (Cr) | Cr | 0.80 - 1.10 | AprimoraResistência à corrosão e hardenabilidade; melhora a resistência ao desgaste |
| Molibdênio (MO) | MO | 0.15 - 0.25 | Aumenta a força de alta temperatura; aumentaLimite de fadiga para carga cíclica |
| Manganês (Mn) | Mn | 0.40 - 0.60 | Refina a estrutura de grãos; aprimoraductilidade sem reduzir a força |
| Silício (E) | E | 0.15 - 0.35 | AIDS DEOXIDAÇÃO; suporta estabilidade durante a soldagem e tratamento térmico |
| Fósforo (P) | P | ≤ 0.035 | Minimizado para evitar fraturas quebradiças em articulações soldadas ou condições frias |
| Enxofre (S) | S | ≤ 0.040 | Controlado para equilibrarMACHINABILIDADE e qualidade da solda (menor s = melhor soldas) |
| Níquel (Em) | Em | ≤ 0.25 | ELEMENTO DE RUCO; melhora ligeiramentetenacidade de impacto a baixas temperaturas |
| Vanádio (V) | V | ≤ 0.03 | ELEMENTO DE RUCO; refina grãos para força uniforme em seções grossas |
| Cobre (Cu) | Cu | ≤ 0.30 | ELEMENTO DE RUCO; Adiciona resistência à corrosão atmosférica leve para peças externas |
1.2 Propriedades físicas
Essas características fazem AISI 4130 Adequado para componentes soldados e formados em todos os setores:
- Densidade: 7.85 g/cm³ (O mesmo que a maioria dos aços carbono)- simplifica os cálculos de peso para peças aeroespaciais ou automotivas
- Ponto de fusão: 1,420 - 1,450 ° c (2,588 - 2,642 ° f)—Compatível com soldagem (Eu/tig) e processos de forjamento
- Condutividade térmica: 42.5 C/(m · k) no 20 ° c; 38.5 C/(m · k) no 300 ° C - As garantias são de distribuição de calor durante a soldagem (reduz os pontos quentes)
- Coeficiente de expansão térmica: 11.4 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° c)- Minimiza a distorção ao dobrar ou soldar componentes
- Propriedades magnéticas: Ferromagnético-testes não destrutivos (Ndt) como inspeção de partículas magnéticas para verificar a qualidade da solda.
1.3 Propriedades mecânicas
O desempenho mecânico da AISI 4130 brilha em ambos recozidos (pronto para solda) e tratado termicamente (alta resistência) condições. Abaixo estão os valores típicos:
| Propriedade | Método de medição | Recozido (Pronto para solda) | Extinto & Temperado (300 ° c) | Extinto & Temperado (600 ° c) |
|---|---|---|---|---|
| Dureza (Rockwell) | HRC | 17 - 20 HRC | 45 - 48 HRC | 25 - 28 HRC |
| Dureza (Vickers) | Hv | 160 - 190 Hv | 430 - 460 Hv | 240 - 270 Hv |
| Resistência à tracção | MPA (KSI) | 560 MPA (81 KSI) | 1,450 MPA (210 KSI) | 850 MPA (123 KSI) |
| Força de escoamento | MPA (KSI) | 345 MPA (50 KSI) | 1,300 MPA (188 KSI) | 700 MPA (102 KSI) |
| Alongamento | % (em 50 mm) | 28 - 32% | 10 - 12% | 20 - 22% |
| Tenacidade de impacto | J (no 20 ° c) | ≥ 90 J | ≥ 40 J | ≥ 70 J |
| Limite de fadiga | MPA (feixe rotativo) | 290 MPA | 680 MPA | 420 MPA |
1.4 Outras propriedades
As características do AISI 4130 resolvem os principais desafios para componentes soldados e formados:
- Soldabilidade: Excelente - requer pré -aquecimento mínimo (150–200 ° C.) e nenhum tratamento térmico pós-soldado obrigatório (Pwht) Para seções finas, Economizando tempo na fabricação.
- Formabilidade: Ótimo - pode ser dobrado, enrolado, ou forjado em formas complexas (Por exemplo, gaiolas de rolagem automotiva) quando recozido, Em seguida, tratado térmico para força.
- MACHINABILIDADE: Bom - Soft na condição recozida (17–20 HRC), Então ele corta facilmente com ferramentas padrão; Peças tratadas termicamente precisam de ferramentas de carboneto para precisão.
- Resistência à corrosão: Moderado - Resistos de ferrugem e produtos químicos leves; Para ambientes agressivos (Por exemplo, marinho), Adicione o revestimento de zinco ou o revestimento epóxi.
- Resistência: Superior - mesmo após a soldagem, it maintains enough ductilidade para absorver o impacto (crítico para peças de segurança aeroespacial e automotiva).
2. Aplicações da AISI 4130 Liga de aço
O foco do AISI 4130 na soldabilidade e na força equilibrada o torna uma escolha de topo para componentes que precisam ser unidos ou formados. Aqui estão seus principais usos:
- Componentes aeroespaciais: Quadros de aeronaves, Treça de trem de aterrissagem, e linhas de combustível - plantáveis, leve, e forte o suficiente para cargas de vôo.
- Peças automotivas: Gaiolas de rolo, Tubos de chassi, e coletores de escape de alto desempenho-resistir à vibração e calor, com soldas que se sustentam para estressar.
- Componentes mecânicos: Eixos soldados, Hastes de cilindro hidráulico, e hubs de polia - ideais para peças onde a soldagem é mais barata do que forjar.
- Máquinas industriais: Rolos transportadores, braços robóticos, e quadros de máquinas - o suficiente para uso diário, fácil de reparar com soldagem.
- Equipamento de construção: Baldes de carregador, braços de retroescavadeira, e articulações de andaimes - manuse o impacto e a abrasão, com soldas que não quebram sob carga.
- Motocicleta & Peças de corrida: Trilhos da estrutura, braços oscilantes, e suportes do motor - combina peso e força para veículos de desempenho.
3. Técnicas de fabricação para AISI 4130 Liga de aço
Produzindo AISI 4130 requer foco na soldabilidade e formabilidade, com tratamento térmico adaptado às necessidades de força de uso final. Aqui está o processo passo a passo:
- Fabricação de aço:
- Aisi 4130 is made using an Forno de arco elétrico (Eaf) (Recicla aço de sucata) ou Forno de oxigênio básico (BOF). Chromium e molibdênio são adicionados para atingir os intervalos de 0,80 a 1,10% e 0,15-0,25%, Enquanto o carbono é mantido baixo (0.28–0,33%).
- Rolando & Formação:
- The steel is Enrolado a quente (1,100 - 1,200 ° c) em barras, tubos, ou placas - o rolamento facilita o dobro ou a forma. Para peças de parede fina (Por exemplo, tubos de escape), isso é Cold rolou for tighter tolerances.
- Tratamento térmico (Flexível para necessidades):
- Recozimento: Aquecido a 815-845 ° C, realizado de 2 a 3 horas, refrigerado lento para 650 ° c. Suaviza o aço (17–20 HRC) para soldagem e formação.
- Tireização: Aquecido a 845-870 ° C, mantido 1 hora, resfriado em óleo. Endurece para 50-52 hrc, mas aumenta a fragilidade.
- Temering: Reaquecido para 200-650 ° C (com base em necessidades de força), realizado de 1 a 2 horas, refrigerado a ar. Reduz a fragilidade - 300 ° C para alta resistência, 600 ° C para melhor ductilidade.
- Soldagem (Vantagem crítica):
- Me usa, Tig, ou colar soldagem com eletrodos de baixo hidrogênio (Por exemplo, E8018-B2) Para evitar rachaduras de solda. Pré -aqueça seções finas (＜ 10 mm) para 150 ° c; Seções grossas (＞ 20 mm) para 200 ° c. Nenhum pwht é necessário para a maioria das partes, Mas isso pode ser feito para reduzir o estresse residual.
- Usinagem & Acabamento:
- Recozido AISI 4130 é usinado com ferramentas HSS para girar, moagem, ou perfuração. Peças tratadas termicamente precisam de ferramentas de carboneto. Para superfícies lisas, termine com moagem ou polimento.
- Tratamento de superfície:
- Revestimento: Batinho de zinco (Resistência à ferrugem) Para peças automotivas; cromo (resistência ao desgaste) para eixos.
- Revestimento: Tinta resistente ao calor (até 500 ° c) para peças de escape; revestimento de epóxi (Resistência química) para máquinas industriais.
- Nitretagem: Opcional - chega a 500-550 ° C em gás de amônia para endurecer a superfície (50–55 HRC) sem distorção, ideal para peças de desgaste.
- Controle de qualidade:
- Análise química: Espectrometria verifica o conteúdo da liga (por ASTM A29/A29M).
- Teste mecânico: Tração, impacto, e os testes de dureza confirmam força e resistência.
- Inspeção da solda: Teste radiográfico (raios X) ou verificações de testes ultrassônicos para defeitos de solda como porosidade.
- Verificações dimensionais: Palipers ou CMM garantem que as peças atendam às tolerâncias de design.
4. Estudos de caso: Aisi 4130 em ação
Projetos reais mostram como AISI 4130 Resolva desafios de soldagem e força.
Estudo de caso 1: Soldagem aeroespacial (Canadá)
Um fabricante de aeronaves necessário para construir leve, Seções de estrutura soldada para um pequeno avião de carga. Eles escolheram Aisi 4130 tubos (recozido, 17 HRC) Para uma soldagem fácil de TIG. Os quadros foram então temperados para 300 ° c (45 HRC) para força. Após o teste, Os quadros resistiram 120% da carga de design sem rachaduras de solda - melhor desempenho de quadros de alumínio (que falhou em 90% carregar). Este peso de estrutura cortado por 15% vs.. alternativas de aço.
Estudo de caso 2: Durabilidade da gaiola do rolo automotivo (NÓS.)
Uma equipe de corrida precisava de uma gaiola que pudesse absorver o impacto do acidente e ser soldado no local. Eles usaram aisi 4130 Dom (Mandrel desenhado) tubos, soldado com mig e sem pwht. Durante um teste de colisão, a gaiola dobrou, mas não quebrou - éductilidade protegeu o driver. A gaiola durou 3 estações de corrida, Enquanto um AISI anterior 1018 Gaiola de aço carbono rachou depois 1 temporada. Isso salvou a equipe $8,000 em custos de substituição.
5. Aisi 4130 vs.. Outros materiais
Como Aisi 4130 Compare com materiais semelhantes para peças soldadas e de alta resistência?
| Material | Semelhanças com AISI 4130 | Principais diferenças | Melhor para |
|---|---|---|---|
| Aisi 4140 | Aço da liga CR-MO | Carbono mais alto (0.38–0,43%); mais forte, mas mais difícil de soldar; 10% Preparador | Peças não soldadas (Por exemplo, engrenagens, eixos) |
| Aisi 1018 | Aço carbono | Sem liga; mais barato, mas mais fraco (440 MPA Tensile); baixa resistência à fadiga | Peças de baixo estresse (Por exemplo, Suportes) |
| 6061 Alumínio | Leve | Menor densidade (2.7 g/cm³); mais fraco (310 MPA Tensile); melhor resistência à corrosão; 2× ajuda | Leve, peças de baixa carga (Por exemplo, quadros de bicicleta) |
| 304 Aço inoxidável | Resistente à corrosão | Excelente resistência à ferrugem; Mais difícil de soldar; menor força (515 MPA Tensile); 3× ajuda | Peças soldadas marítimas ou de grau de comida |
| Fibra de carbono | Alta força para peso | Isqueiro; Sem corrosão; baixa resistência ao impacto; 8× ajuda | Alto desempenho, peças não soldadas (Por exemplo, Corpos de carro de corrida) |
Perspectiva da tecnologia YIGU sobre AISI 4130 Liga de aço
Na tecnologia Yigu, Aisi 4130 é o nosso objetivo para soldado, componentes de alta resistência. Sua composição CR-MO de baixo carbono resolve o maior ponto de dor para os clientes: Obtendo peças fortes que são fáceis de soldar sem quebrar. Nós fornecemos AISI 4130 em tubos, barras, ou pratos - anunciados para soldagem, ou tratamento térmico personalizado para força. Para aeroespacial, Automotivo, ou clientes industriais que passam do aço carbono ou de alumínio, Aisi 4130 oferece uma atualização econômica: melhor força que o alumínio, melhor soldabilidade do que aisi 4140, e vida útil mais longa do que aço carbono comum.
Perguntas frequentes sobre AISI 4130 Liga de aço
- Eu preciso de tratamento térmico pós-soldado (Pwht) para aisi 4130?
Não - para seções finas (＜ 20 mm) ou peças de baixo estresse, PWHT não é necessário. Para seções grossas (＞ 20 mm) ou peças de estresse alto (Por exemplo, quadros aeroespaciais), Pwht (600–650 ° C para 1 hora) reduz o estresse residual e melhora a resistência. - Pode Aisi 4130 ser usado para aplicações de alta temperatura (acima 300 ° c)?
Sim - seu conteúdo de molibdênio mantém -o forte até 400 ° c. Para temperaturas acima 400 ° c (Por exemplo, fornos industriais), Escolha AISI 316 aço inoxidável ou aços de liga com mais resistência ao calor. - Qual é a diferença entre Aisi 4130 e Aisi 4130 Dom?
Aisi 4130 Dom (Mandrel desenhado) é uma variante de tubo fabricada desenhando tubo laminado a quente sobre um mandril. Tem um interior mais suave, tolerâncias de espessura da parede mais apertadas, e maior força que a AISI padrão 4130 Tubo - ideal para gaiolas de rolagem automotiva ou tubos aeroespaciais.
