Aisi 4150 Liga de aço: Propriedades, Usos & Guia de desgaste alto

Se você está projetando peças que enfrentam atrito constante, Estresse alto, ou desgaste pesado - como engrenagens industriais, raças de rolamento, ou árvores de cames automotivas - você precisa de um material que combine extremodureza, resistência à tracção, e resistência ao desgaste.Aisi 4150 liga de aço é a solução preferida: Como um cromo-politdênio de alto carbono (Cr-Mo) liga, Ele oferece dureza mais alta e resistência ao desgaste do que notas de baixo carbono como AISI 4140, enquanto mantém o suficienteresistência para aplicações de porte de carga. Este guia quebra suas propriedades, Usos do mundo real, processo de fabricação, e comparações de materiais para ajudá-lo a resolver desafios de design de alto vestuário.

1. Propriedades materiais de AISI 4150 Liga de aço

O desempenho da AISI 4150 depende de seu alto carbono (0.48–0,53%) e composição CR-MO equilibrada: O carbono permite a máxima dureza após o tratamento térmico, aumenta o cromoResistência à corrosão e hardenabilidade, e molibdênio impede a fragilidade enquanto aumentaLimite de fadiga. Vamos explorar suas principais propriedades em detalhes.

1.1 Composição química

Aisi 4150 segue os padrões ASTM A29/A29M, com controle rigoroso sobre elementos para priorizar a dureza e resistência ao desgaste. Abaixo está sua composição típica:

1.2 Propriedades físicas

Essas características fazem AISI 4150 Adequado para desgaste alto, Ambientes de alto teto-de caixas industriais a motores automotivos:

• Densidade: 7.85 g/cm³ (O mesmo que aços padrão)—Amplifica os cálculos de peso para peças pesadas, como os espaços em branco da engrenagem
• Ponto de fusão: 1,415 - 1,445 ° c (2,580 - 2,630 ° f)—Compatível com processos de forjamento e extinção
• Condutividade térmica: 41.5 C/(m · k) no 20 ° c; 37.5 C/(m · k) no 300 ° C - As garantias são de distribuição de calor durante a extinção (evita pontos quentes)
• Coeficiente de expansão térmica: 11.6 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° c)-minimiza a distorção ao travar o calor pequeno, peças precisas (Por exemplo, raças de rolamento)
• Propriedades magnéticas: Ferromagnético-testes não destrutivos (Ndt) como inspeção magnética de partículas para detectar rachaduras de superfície do desgaste.

1.3 Propriedades mecânicas

O desempenho mecânico do AISI 4150 é otimizado para a dureza e resistência ao desgaste, com tratamento térmico adaptado aos usos finais. Abaixo estão os valores típicos:

1.4 Outras propriedades

As características do AISI 4150 resolvem desafios de design de alto desgaste:

• Soldabilidade: Moderado - requer pré -aquecimento para 300-350 ° C (mais alto que a AISI 4140) e tratamento térmico pós-solda (Pwht) para evitar rachaduras; melhor para peças não soldadas quando possível.
• Formabilidade: Limitado - melhor forjado (não dobrado) na condição recozida; formas complexas (Por exemplo, dentes de engrenagem) são criados via forjamento quente antes do tratamento térmico.
• MACHINABILIDADE: Justo na condição recozida (22–25 HRC); peças tratadas termicamente (58–60 HRC) requer ferramentas especializadas (Por exemplo, Nitreto de boro cúbico, CBN) para usinagem.
• Resistência à corrosão: Moderado-resistir à ferrugem leve e fluidos à base de óleo; Para ambientes úmidos ou químicos, Adicione o revestimento cromado ou o revestimento de nitreto.
• Resistência ao desgaste: Excelente - alta dureza (58–60 HRC) e o teor de cromo reduz o desgaste de metal-metal, estendendo a vida parcial por 2–3x vs. Aisi 4140.

2. Aplicações da AISI 4150 Liga de aço

O foco do AISI 4150 na dureza e resistência ao desgaste o torna ideal para peças que suportam atrito ou impacto constante. Aqui estão seus principais usos:

• Engrenagens & Componentes de engrenagem: Arma de engrenagem industrial, Engrenagens de transmissão automotiva, e engrenagens diferenciais - sua alta dureza resiste ao desgaste dos dentes de cargas pesadas.
• Rolamentos & Raças de rolamento: Corridas de rolamento de esfera, Copos de rolamento de rolos, e mangas de rolamento de agulha - sufocada, Superfícies duras minimizam o atrito e estendem a vida útil do rolamento.
• Peças automotivas: Áreas de cames, levantadores de válvulas, e pinos de pistão - calor do motor e contato repetido com outros componentes.
• Componentes mecânicos: Eixos de desgaste alto (Por exemplo, eixos transportadores de acionamento), Rotores da bomba, e titulares de ferramentas - com abrasão do pó, sujeira, ou partículas de metal.
• Máquinas industriais: Rolos de moinho de aço, Extrusão morre, e ferramentas de estampagem - desgaste resistente da modelagem de metal ou plástico.
• Componentes aeroespaciais: Ligações de equipamentos de aterrissagem e engrenagens de acessórios do motor (sistemas não críticos)- Balanços de resistência e resistência ao uso de aeronaves.

3. Técnicas de fabricação para AISI 4150 Liga de aço

Produzindo AISI 4150 requer precisão no tratamento térmico para maximizar a dureza sem a fragilidade. Aqui está o processo passo a passo:

1. Fabricação de aço:
   • Aisi 4150 is made using an Forno de arco elétrico (Eaf) (Recicla aço de sucata) ou Forno de oxigênio básico (BOF). Carbono (0.48–0,53%), cromo (0.80–1,10%), e molibdênio (0.15–0,25%) são adicionados durante a fusão para garantir a distribuição uniforme de liga.
2. Forjamento & Rolando:
   • A maioria AISI 4150 parts start as Hot forged blanks (1,150 - 1,250 ° c)- formar alinhar a estrutura de grãos, aumentar a resistência ao desgaste. Depois de forjar, blanks are Enrolado a quente to rough shapes (barras, pratos) ou deixado como forjado para peças perto da rede de rede (Por exemplo, Áreas de cames).
3. Tratamento térmico (Crítico para dureza):
   • Recozimento: Aquecido a 815-845 ° C, realizado 3-4 horas, refrigerado lento para 650 ° c. Suaviza o aço (22–25 HRC) para usinagem e forjamento.
   • Tireização: Aquecido a 830-860 ° C (austenitizando), realizado de 1 a 2 horas (mais para peças grossas), resfriado em óleo (riscos de resfriamento de água). Endurece para 60-62 HRC.
   • Temering: Reaquecido para 200-500 ° C (com base nas necessidades):
     • 200 ° c: Dureza máxima (58–60 HRC) Para peças de desgaste alto (Por exemplo, raças de rolamento).
     • 500 ° c: Disidade equilibrada-dureza (35–38 HRC) para peças propensas a impactos (Por exemplo, engrenagens).
4. Usinagem:
   • Recozido AISI 4150 é usinado com ferramentas de carboneto para girar, moagem, ou perfuração. Peças tratadas termicamente (58–60 HRC) requer ferramentas CBN ou moagem para precisão. Para os dentes da engrenagem, Hobbing é feito na condição recozida, seguido de tratamento térmico e moagem de acabamento.
5. Tratamento de superfície:
   • Revestimento: Cromo (resistência ao desgaste) para eixos; níquel revestimento (Resistência à corrosão) Para peças automotivas.
   • Nitretagem: Aquece a 500-550 ° C em gás de amônia - cria uma camada de superfície dura de 0,1 a 0,3 mm (65–70 HRC) sem distorção, ideal para engrenagens e rolamentos.
   • Carburismo: Opcional-chega a 900-950 ° C em gás rico em carbono para endurecer apenas a superfície (O núcleo permanece difícil), usado para peças como os dentes de engrenagem.
6. Controle de qualidade:
   • Análise química: A espectrometria de massa verifica o carbono, cromo, e níveis de molibdênio (por ASTM A29/A29M).
   • Teste mecânico: Teste de dureza (Hrc/hv) e testes de tração confirmam a força; Testes de desgaste (Por exemplo, Pin-On-Disk) medir a resistência ao atrito.
   • Ndt: Verificações de teste ultrassônico para defeitos internos; Microscopia óptica garante estrutura de grão uniforme (Sem grãos grandes que causam usam pontos quentes).

4. Estudos de caso: Aisi 4150 em ação

Projetos reais mostram como AISI 4150 Resolva desafios de alto desgaste.

Estudo de caso 1: Arma de engrenagem industrial (NÓS.)

Uma fábrica teve que substituir a AISI 4140 Caixa de engrenagens engrenagens todos 18 meses devido ao desgaste dos dentes. Eles mudaram para AISI 4150 engrenagens, tratado termicamente para 200 ° c (58 HRC) e nitrido para resistência extra ao desgaste. As novas engrenagens duraram 48 meses - reduzindo os custos de manutenção por $60,000 anualmente. O alto teor de carbono da AISI 4150 prevenido dente de dente, um modo de falha comum em 4140 engrenagens.

Estudo de caso 2: Áreas de cames automotivas (Japão)

Uma montadora precisava de árvores de cames que pudessem suportar 200,000 km de operação do motor sem desgaste do lobo. Eles usaram aisi 4150 Áreas de cames, forjado, tratado termicamente para 300 ° c (55 HRC), e nitreto. Os testes mostraram apenas 0.02 mm de desgaste do lobo depois 200,000 km - metade do desgaste de Aisi 4140 Áreas de cames. Isso melhorou a confiabilidade do motor e as reivindicações de garantia reduzidas por 35%.

5. Aisi 4150 vs.. Outros materiais

Como Aisi 4150 Compare com aços de liga inferior e alternativas resistentes ao desgaste?

Perspectiva da tecnologia YIGU sobre AISI 4150 Liga de aço

Na tecnologia Yigu, Aisi 4150 é a nossa melhor opção para desgaste, componentes de carga de carga. Sua composição CR-MO de alto carbono resolve o maior ponto de dor para os clientes: Obtendo peças que resistem ao desgaste sem quebrar - crítico para caixas de engrenagens industriais, Motores automotivos, e máquinas. Nós fornecemos AISI 4150 em espaços em branco forjados, barras, ou pratos, com tratamento térmico personalizado (200–500 ° C.) e opções de superfície (nitretagem, cromo). Para os clientes atualizando da AISI 4140, Aisi 4150 oferece 2-3x de vida útil mais longa a um pequeno custo-economizando dinheiro em manutenção e substituição de longo prazo.

Perguntas frequentes sobre AISI 4150 Liga de aço

1. Pode Aisi 4150 ser usado para peças que precisam de alta resistência ao desgaste e resistência ao impacto?
   Sim - atribua a 400–500 ° C (38–42 HRC). Isso equilibra dureza (o suficiente para resistência ao desgaste) e resistência (para absorver o impacto). Por exemplo, engrenagens temperadas para 450 ° C lida com desgaste do dente e cargas ocasionais de choque.
2. É aisi 4150 Mais difícil de máquina do que aisi 4140?
   Sim-especialmente quando tratado pelo calor. Recozido AISI 4150 (22–25 HRC) máquinas de maneira semelhante a recozida 4140, Mas AISI tratado termicamente 4150 (58–60 HRC) requer ferramentas CBN ou moagem, enquanto 4140 (50–53 HRC) pode usar ferramentas de carboneto revestidas.
3. Qual é a espessura máxima para AISI 4150 peças?
   Aisi 4150 funciona bem para peças até 100 mm de espessura - seu conteúdo de cromo garante o endurecimento uniforme nas seções. Para peças mais espessas (＞ 100 mm), estender o tempo de espera de extinção (2–3 horas) e use resfriamento de óleo para evitar amolecimento do núcleo.