Если вы проектируете компоненты, которые должны справиться с экстремальным напряжением, Высокое воздействие, или тяжелые нагрузки - например, аэрокосмическое шасси, Промышленные валы крана, или высокопроизводительные автомобильные детали-вам нужен материал, который обеспечивает исключительную прочностьи стойкость.Айси 4340 Сплава Сталь является премиальным решением: Как никель-хромий-молибден (In-cr-i) сплав, он предлагает вышепредел прочности, Утолочный предел, и низкотемпературная выносливость, чем низкие сорта, такие как AISI 4130 или айси 4140. Это руководство разрушает свои свойства, реальные приложения, Процесс производства, и сравнения материалов, которые помогут вам решить наиболее требовательные проблемы с высокой загрузкой.
1. Свойства материала AISI 4340 Сплава Сталь
Производительность AISI 4340 поступает из своего четырехлетного сплавного дизайна: Никель повышает прочность, Хром повышает коррозионную устойчивость и укрепление, Molybdenum улучшает высокую силу, и контролируемые баланс углерода прочность и пластичность. Давайте подробно рассмотрим его ключевые свойства.
1.1 Химический состав
Айси 4340 Придерживается стандартов ASTM A29/A29M, с точным контролем над элементами сплава, чтобы расставить приоритеты высокой прочности и прочности. Ниже его типичная композиция:
| Элемент | Символ | Контент диапазон (%) | Ключевая роль |
|---|---|---|---|
| Углерод (В) | В | 0.38 - 0.43 | Обеспечивает термообработку; доставляет базупредел прочности |
| Хром (Герметичный) | Герметичный | 0.70 - 0.90 | Улучшаеткоррозионная стойкость и укрепление; улучшает устойчивость к износу |
| Молибден (МО) | МО | 0.20 - 0.30 | ПовышениеУтолочный предел и высокотемпературная стабильность; предотвращает ползучесть под тяжелыми нагрузками |
| Никель (В) | В | 1.65 - 2.00 | Основная выносливость; поддерживаетвоздействие на выносливость при низких температурах (-40 ° C.) |
| Марганец (Мнжен) | Мнжен | 0.60 - 0.80 | Уточняет структуру зерна; Улучшаетпластичность без уменьшения силы |
| Кремний (И) | И | 0.15 - 0.35 | СПИД Джакисление; поддерживает структурную стабильность во время термической обработки |
| Фосфор (П) | П | ≤ 0.035 | Минимизирован, чтобы избежать хрупкого перелома в условиях низкого уровня или высокого стресса |
| Сера (С) | С | ≤ 0.040 | Контролируется с балансоммеханизм и выносливость (более низкая S = лучшая воздействие сопротивления) |
| Ванадий (V.) | V. | ≤ 0.03 | Следный элемент; Уточняет зерна для равномерной прочности по толстым участкам |
| Медь (Кузок) | Кузок | ≤ 0.30 | Следный элемент; добавляет легкую атмосферную коррозионную стойкость для открытых деталей |
1.2 Физические свойства
Эти черты делают AISI 4340 Подходит для экстремальных сред-от аэрокосмических условий Sub-Zero до промышленного механизма с высоким нагреванием:
- Плотность: 7.85 G/CM³ (то же самое, что и стандартные стали)—Симплифицирует расчеты веса для частей тяжелой нагрузки, таких как валы крана
- Точка плавления: 1,425 - 1,450 ° C. (2,597 - 2,642 ° F.)- Количество кодов и термообработки для сложных форм
- Теплопроводность: 42.0 W/(м · к) в 20 ° C.; 38.0 W/(м · к) в 300 ° C - Exures даже распределение тепла во время гашения (уменьшает искажение)
- Коэффициент термического расширения: 11.5 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° C.)—МИМИМИМИЗАЦИИ СТРАСИВА С ПАРУЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ (НАПРИМЕР., Аэрокосмические циклы взлета/посадки)
- Магнитные свойства: Ферромагнитный-безразличные испытания (Непрерывный) Как ультразвуковой фазированный массив для обнаружения внутренних дефектов в толстых частях.
1.3 Механические свойства
Механические характеристики AISI 4340 не имеют себе равных среди сплавов среднего класса, Особенно после термообработки. Ниже приведены типичные значения для общих условий:
| Свойство | Метод измерения | Отожжен (Мягкое состояние) | Утомил & Закален (300 ° C.) | Утомил & Закален (600 ° C.) |
|---|---|---|---|---|
| Твердость (Роквелл) | HRC | 20 - 23 HRC | 52 - 55 HRC | 30 - 33 HRC |
| Твердость (Виккерс) | Hv. | 190 - 220 Hv. | 500 - 530 Hv. | 290 - 320 Hv. |
| Предел прочности | МПА (KSI) | 700 МПА (102 KSI) | 1,800 МПА (261 KSI) | 1,050 МПА (152 KSI) |
| Урожайность | МПА (KSI) | 450 МПА (65 KSI) | 1,600 МПА (232 KSI) | 900 МПА (130 KSI) |
| Удлинение | % (в 50 мм) | 22 - 26% | 7 - 9% | 16 - 18% |
| Воздействие на выносливость | Дж (в -40 ° C.) | ≥ 70 Дж | ≥ 30 Дж | ≥ 55 Дж |
| Утолочный предел | МПА (вращающийся луч) | 350 МПА | 800 МПА | 500 МПА |
1.4 Другие свойства
Черты AISI 4340 Решают проблемы с высокой нагрузкой:
- Сварка: Умеренный-преодолевает предварительное нагревание до 250–300 ° C и термообработки после покровителя (PWHT) Чтобы избежать трещин, но производит сильные суставы для погрузчиков.
- Формируемость: Ярмарка - наиболее подделанный (не изгиб) в отожженном состоянии; сложные формы (НАПРИМЕР., заготовки для передачи) создаются путем горячей ковки, чтобы поддерживать силу.
- Механизм: Хорошо в отожженном состоянии (20–23 HRC); Теплопроводные детали нуждаются в карбидных инструментах (Из -за высокой твердости) но все еще вырезан чисто.
- Коррозионная стойкость: Умеренный - резиновые мягкие ржавчины и химикаты; Для суровых сред (НАПРИМЕР., морской пехотинец), Добавить хромирование или керамическое покрытие.
- Стойкость: Исключительный - Nickel Content затрудняет его -40 ° C. (критические для аэрокосмических и холодных промышленных деталей), Даже при высокой силе.
2. Приложения AISI 4340 Сплава Сталь
AISI 4340's Высокоэнергетический баланс делает его идеальным для компонентов, которые не могут выйти из строя при экстремальных нагрузках. Вот его ключевое использование:
- Аэрокосмические компоненты: Шасси на стойках, Двигатели коленчатые валы, и вертолетные валы ротора-воздействие взлета/посадки и подносовые температуры.
- Автомобильные детали: Высокопроизводительные гоночные коленчатые валы, передачи передачи, и дифференциальные корпуса - выдерживают высокий крутящий момент и тепло в двигателе.
- Механические компоненты: Тяжелые валы (кран, экскаватор), Гидравлические прессы Rams, и турбинные роторы - поддерживают нагрузки до 100+ тонны без изгиба.
- Промышленная техника: Шечатые передачи оборудования, сталелитейные заводы, и валы генератора питания - износы и циклические нагрузки для 10+ годы.
- Строительное оборудование: Крюки Крюки, бульдозерные оси, и стержень водителей свай - Absorbs воздействует от тяжелой подъема и наземного контакта.
- Защитные компоненты: Бак -штифты, Артиллерийские механизмы отдачи, и ракетные детали пускового установки-достаточно для стресса военного уровня.
3. Методы производства для AISI 4340 Сплава Сталь
Производство AISI 4340 Требуется точность, особенно в термической обработке, чтобы разблокировать его полную силу потенциала. Вот пошаговый процесс:
- Сталь:
- Айси 4340 is made using an Электрическая дуговая печь (Eaf) (Утилизация лома стали) или Основная кислородная печь (Боф). Никель (1.65–2,00%), хром (0.70–0,90%), и молибден (0.20–0,30%) добавляются во время плавления, чтобы обеспечить равномерное распределение сплава.
- Ковкость & Прокатывание:
- Большинство айси 4340 parts start as Горячая подделка blanks (1,150 - 1,250 ° C.)- Совместное выравнивает структуру зерна, повышение силы. После ковки, blanks are Горячий катился to rough shapes (батончики, тарелки) Или оставлено, как и для деталей вблизи сети (НАПРИМЕР., Кратчики).
- Термическая обработка (Критическое для производительности):
- Отжиг: Нагревается до 815–845 ° C, Провел 3–4 часа, медленно охлаждается 650 ° C.. Смягчает сталь (20–23 HRC) Для обработки и ковки.
- Гашение: Нагревается до 845–870 ° C (Austenitizing), Провел 1–2 часа (дольше для толстых деталей), охлаждено в масле (не вода - снижает риск растрескивания). Затвердевает до 58–60 HRC.
- Отпуск: Разогрет до 200–650 ° C (на основе потребностей):
- 300 ° C.: Максимальная сила (1,800 МПА растяжение) Для деталей с высокой загрузкой.
- 600 ° C.: Сбалансированная силовая борьба (1,050 МПА растяжение) Для склонных к воздействию деталей.
- Обработка:
- Отожжен айси 4340 обрабатывается с помощью HSS или карбида инструментов для поворота, фрезерование, или бурение. Тепло, обработанные деталями (52–55 HRC) Нужны карбидные инструменты с покрытием (НАПРИМЕР., Тилн) Чтобы уменьшить износ. Для точности (НАПРИМЕР., подшипники), Отделка используется.
- Поверхностная обработка:
- Покрытие: Хромирование (износостойкость) для валов; Никелевое покрытие (коррозионная стойкость) для аэрокосмических частей.
- Покрытие: Керамическое покрытие (устойчивость к высоким нагреванию) Для деталей двигателя; эпоксидное покрытие (химическая устойчивость) Для промышленного механизма.
- Нитринг: Необязательно - выживание до 500–550 ° C в газе аммиака, чтобы укрепить поверхность (60–65 HRC) без искажений, Идеально подходит для передач и подшипников.
- Контроль качества:
- Химический анализ: Масс -спектрометрия проверяет никель, хром, и уровни молибдена (за ASTM A29/A29M).
- Механическое тестирование: Растяжение, влияние (-40 ° C.), и тесты на твердость подтверждают производительность.
- Непрерывный: Ультразвуковые проверки проверки на внутренние дефекты; Инспекция магнитных частиц находит поверхностные трещины.
- Микроструктурный анализ: Оптическая микроскопия обеспечивает однородную зерновую структуру (Нет больших зерен, которые вызывают слабость).
4. Тематические исследования: Айси 4340 в действии
Реальные проекты подчеркивают возможность AISI 4340 обрабатывать экстремальные нагрузки.
Тематическое исследование 1: Аэрокосмическое шасси (U.K.)
Производителю самолетов нуждались 120 КН -удары нагрузки и -40 ° C температура. Они выбрали AISI 4340, тепло 300 ° C. (52 HRC) для силы. После 10,000 посадочные циклы, Стоики не показали усталостных трещин - выступая AISI 4140 стойки (который не удался в 6,000 цикл). Это продлило продолжительность жизни шасси 67%, сохранение $200,000 за самолет в техническом обслуживании.
Тематическое исследование 2: Промышленный вал крана (Германия)
Стальной мельнице нужен вал крана для подъема 150-тонных стальных катушек. Они заменили AISI 4140 вал с айси 4340 (тепло 450 ° C для выносливости). Новый вал длился 8 Годы - срок службы старого - потому что его содержание никеля не предотвращало усталость от повторных циклов подъема. Мельница спас $150,000 в затратах на замену и избегают 3 остановки производства.
5. Айси 4340 против. Другие материалы
Как Айси 4340 Сравните с стали с низким путем и материалами премиум-класса?
| Материал | Сходство с AISI 4340 | Ключевые различия | Лучше всего для |
|---|---|---|---|
| Айси 4140 | CR-MO Сплава Сталь | Нет никеля; Нижняя прочность (-40 ° C воздействие: ≥20 j против. 30 Дж); 25% дешевле | Детали средней нагрузки (НАПРИМЕР., насосные валы) |
| Айси 4130 | Низкопластная сталь | Нижний углерод/никель; слабее (1,450 MPA MAX TRENTILE); Лучшая сварка; 40% дешевле | Сваренный, Запчасти для нагрузки с низкой до средней |
| 304 Нержавеющая сталь | Коррозионная устойчивость | Отличное сопротивление ржавчине; слабее (515 МПА растяжение); 3× Помощь | Коррозионная среда, Детали с низкой нагрузкой |
| Титановый сплав (TI-6AL-4V) | Высокая сила до веса | Зажигалка (4.5 G/CM³); Подобная сила; 8× Помощь | Аэрокосмические детали, где вес имеет решающее значение |
| Углеродное волокно | Высокая сила до веса | Зажигалка; Нет коррозии; плохая ударная прочность; 10× Помощь | Высокопроизводительные детали без нагрузки |
Перспектива Yigu Technology на AISI 4340 Сплава Сталь
В Yigu Technology, Айси 4340 Наш главный выбор для высокой нагрузки, Компоненты высокого брата. Его композиция Ni-CR-MO решает самую большую болезнь для клиентов: Получение силы, не жертвуя прочности - критическая для аэрокосмической, промышленное, и защитные проекты. Мы поставляем AISI 4340 в подваленных пробелах, батончики, или тарелки, с индивидуальной термообработкой (300–650 ° C.) Чтобы соответствовать потребностям проекта. Для клиентов обновляется с AISI 4140 или титан, Айси 4340 предлагает непревзойденную ценность: 2x Прочность 4140 и 1/8 стоимость титана, с достаточной силой для 90% приложений экстремальной нагрузки.
FAQ об AISI 4340 Сплава Сталь
- Может айси 4340 быть сваренными для погружных деталей?
Да, но это требует тщательного предварительного нагрева (250–300 ° C.) и термообработка после пост-протекания (600–650 ° C.) Чтобы уменьшить остаточный стресс. Используйте электроды с низким содержанием гидрогена (НАПРИМЕР., E9018-B3) Чтобы избежать трещин, и тестировать сварные швы с ультразвуковой проверкой, чтобы обеспечить силу. - Это айси 4340 Подходит для низкотемпературных приложений?
Absolutely—its nickel content maintains воздействие на выносливость в -40 ° C. (Даже когда тепло 52 HRC). Для температуры ниже -40 ° C. (НАПРИМЕР., Арктический механизм), Выберите вариант, обогащенный никелем (Aisi 4340ni) за дополнительную прочность. - Какова максимальная толщина для AISI 4340 части?
Айси 4340 можно использовать для частей до 200 ММ толщиной - его высокая укрепление обеспечивает равномерную термообработку по толстым участкам. Для частей толще, чем 200 мм, продлить время удержания (2–3 часа) и использовать масляный охлаждение, чтобы избежать смягчения ядра.
