AISI/SAE 4140 är en mångsidig legering med god atmosfärisk korrosionsbeständighet och rimlig hållfasthet. Den visar goda övergripande kombinationer av styrka, seghet, slitstyrka och utmattningshållfasthet.
ANSÖKNINGAR
Denna legering finner många tillämpningar som smide för flyg- och olje- och gasindustrin, tillsammans med otaliga användningsområden inom fordons-, jordbruks- och försvarsindustrin. Typiska användningsområden är smidda kugghjul och axlar, spindlar, fixturer, jiggar och kragar.
SMIDNING
Smide av detta stål bör utföras mellan 2200 och 1650 ºF (1200 och 900 ºC). Ju lägre sluttemperatur från smide, desto finare blir kornstorleken. Denna legering bör helst inte smidas under 1650 º F (900 º C) och bör långsamt kylas efter smide.
VÄRMEBEHANDLING
Värmebehandling utförs efter varmbearbetning för att göra stålet lämpligt för bearbetning och för att uppfylla de mekaniska egenskaper som specificeras för stålets speciella applikationer.
GLÄDNING
Smide av kvalitet 4140 kan glödgas genom att delarna överförs direkt från smidesoperationen till en ugn som hålls vid en lämplig temperatur, mellan 1450 och 1550 º F (790 och 840 º C), hålls under en lämplig tid sedan ugnskylning, vilket bildar en struktur lämplig för bearbetning. Denna typ av behandling används bäst för delar med enkla former. Om vissa områden av ett smide kommer att sluta mycket kallare än andra kommer en enhetlig struktur inte att erhållas, i vilket fall en sfäroidiserande glödgning vid cirka 1380 º F (750 º C) kan användas. Det är säkert att säga att erfarenhet ensam kommer att avgöra den bästa typen av glödgningsbehandling som ska användas före bearbetning.
NORMALISERANDE
Denna process definieras som att värma ett stål till en temperatur över omvandlingsintervallet ferrit till austenit och sedan kyla i luft till en temperatur långt under detta omvandlingsintervall. Denna behandling kan utföras på smidda produkter som en konditioneringsbehandling före den slutliga värmebehandlingen. Normalisering tjänar också till att förfina strukturen hos smide som kan ha svalnat ojämnt från sin smidesoperation. Den nominella normaliseringstemperaturen för 4140 grader är 1600 º F (870 º C), men produktionserfarenhet kan kräva en temperatur antingen 50 º F (10 º C) över eller under denna siffra. Faktum är att när smide normaliseras före t.ex. uppkolning eller härdning och anlöpning, används det övre området för normaliseringstemperaturer. När normalisering är den slutliga värmebehandlingen används det lägre temperaturområdet.
HÄRDNING
Denna värmebehandling resulterar i bildandet av martensit efter härdning, därav en stor ökning av hårdhet och draghållfasthet tillsammans med viss förlust av duktilitet. Stålet bör austenitiseras vid 1500 till 1550 º F (815 till 845 º C), den faktiska temperaturen är en funktion av kemisk sammansättning inom det tillåtna intervallet, sektionsstorlek och kylningsmetod. Austenitisering bör säkerställa att alla mikrobeståndsdelar i stålet omvandlas till austenit. Mindre sektioner av 4140 kan släckas i olja, tyngre sektioner i vatten.
Härdning utförs för att lindra påfrestningar från härdningsprocessen, men i första hand för att erhålla de mekaniska egenskaperna som krävs. Den faktiska anlöpningstemperaturen kommer att väljas för att uppfylla de erforderliga egenskaperna och kommer i många fall att vara en fråga om försök och misstag.
MASKINBARHET
Legeringen är lättbearbetbar. Enkla former kan bearbetas efter en normaliserande behandling, medan mer komplexa former kräver glödgning. . På kolnivån av denna kvalitet är en struktur av grov lamellperlit till grov sfäroidit normalt optimal för bearbetbarhet
SVÄTSBARHET
Denna kvalitet har god svetsbarhet och kan svetsas med alla kommersiella metoder. Delar bör förvärmas före svetsning vid cirka 1100 º F (590 º C) och spänningsavlastas efter. Delar i härdat och härdat tillstånd bör inte svetsas eftersom de mekaniska egenskaperna kommer att påverkas negativt. Delar bör endast svetsas i glödgat skick.
