Mikä on 4130-teräs?
Teräs tarjoaa tarvittavan lujuuden jokaiselle kaupungille, junalle, autolle ja lentokoneelle maapallolla, ja syystäkin. Tämä metalli yhdistää sekä raudan että hiilen luodakseen kokonaisuuden, joka on parempi kuin osansa, ja se hallitsee tällä hetkellä metallimarkkinoita monipuolisten ominaisuuksiensa ansiosta. Se on niin hyödyllinen, että American Iron & Steel Institute (AISI) ja Society of Automotive Engineers (SAE) ovat määritelleet lukuisia teräslajeja, jotka on valmistettu tiettyihin käyttötarkoituksiin, ja ne tunnistetaan 3–5-numeroisilla tunnisteilla. 4130-teräs on yleisesti käytetty seosteräs monissa projekteissa, ja tämä artikkeli tutkii lyhyesti sen ominaisuuksia. Kuvaamalla sen koostumuksen, vahvuudet ja käyttötarkoitukset, tämä artikkeli voi auttaa lukijoita päättämään, sopiiko 4130-teräs heidän erityiseen työhönsä. Tutkimme ensin 4130-teräksen fysikaaliset ominaisuudet, sitten sen mekaaniset ominaisuudet ja lopuksi sen käyttökohteet, näyttääksemme missä tämä teräs loistaa.
4130-teräksen fysikaaliset ominaisuudet
4130-teräs saa nimensä AISI:n ja SAE:n määrittelemien sääntöjen mukaan. Seoksen ensimmäinen numero osoittaa teräksen luokan, mukaan lukien sen pääseosaineen(t). Toinen numero edustaa tämän seosaineen ja/tai muiden tärkeiden sekundääristen aineiden suhteellista prosenttiosuutta. Viimeiset kaksi numeroa kuvaavat hiilipitoisuutta 0,011%:n välein. Näiden sääntöjen perusteella 4130-teräs kuuluu 4xxx- ja 41xx-sarjoihin (kromi-molybdeeniteräkset) noin 1 % molybdeeniä/kromia massaprosenttina ja sisältää 0,30 % hiiltä. Lisätietoja terästen eroista löydät artikkelistamme terästyypeistä.
Alla on tarkka kemiallinen koostumus 4130-teräkselle, toleransseineen:
0,28 – 0,33 % hiiltä
0,8 – 1,1 % kromia
0,7 – 0,9 % mangaania
0,15 – 0,25 % molybdeeniä
≤ 0,035 % fosforia
0,15 – 0,35 % piitä
≤ 0,04 % rikkiä
4130-teräs on kromi-molybdeeniseosteräs ja sitä pidetään matalahiilisena teräksenä. Sen tiheys on 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3) ja se hyötyy lämpökäsittelykovetuksesta. Se on erinomainen hitsausteräs, hitsattavissa kaikilla kaupallisilla menetelmillä, ja sitä on helppo koneistaa normalisoidussa/tempratussa tilassa. 4130-terästä on helppo kylmä- ja kuumatyöstää sekä taottaa, mutta sitä ei voi ikäännyttää. Se on erinomainen taivutettavuudeltaan annealoituna ja läpikovettuva seos. 4130-teräs toimii parhaiten rakenteellisena teräksenä, ja sitä löytyy useimmiten pyöreänä putkena tai tankona lentokoneiden ja rakennusten rakenteissa.
Mekaaniset ominaisuudet
Taulukko 1 alla esittää joitakin tärkeitä 4130-teräksen mekaanisia ominaisuuksia. Tässä osiossa kuvataan näitä arvoja yksityiskohtaisesti ja näytetään, miten ne liittyvät 4130-teräksen yleisimpiin käyttötarkoituksiin.
Taulukko 1: Yhteenveto 4130-teräksen mekaanisista ominaisuuksista.
Mekaaniset ominaisuudet
Mitta
Englanti
Joustavuuden moduli
205 GPa
29700 ksi
Lopullinen vetolujuus
670 MPa
97200 psi
Vetolujuuden myötölujuus
435 MPa
63100 psi
Rockwell B -kovuus
92
92
Murtovenymä
25.5%
25.5%
Jousimoduuli on materiaalin joustavuuden sekä sen vastustuskyvyn elastiselle muodonmuutokselle mittari. Se on yleinen mekaaninen arvo, jota käytetään usein materiaalin jäykkyyden osoittamiseen ja on erityisen hyödyllinen insinöörimetallien vertailussa. Tyyppi 4130-teräs omaa 205 GPa:n (29700 ksi) jousimoduulin, joka on korkeampi kuin joillakin korkealujuuksisilla jousiteräksillä, kuten 9260-teräksellä (lue lisää artikkelistamme 9260-teräksestä). Tämä tarkoittaa, että 4130-teräs ei taivu helposti ja kestää suuria rasituksia palaten silti alkuperäiseen muotoonsa. Tämä on erinomainen ominaisuus rakenne-teräksessä, jonka päätavoite on pysyä jäykästi paikallaan.
Murtolujuus ja myötölujuus osoittavat suurimman jännityksen, jonka materiaali kestää ennen pysyviä geometrisia muutoksia. Myötöjännitys kuvaa pysyvän (tai plastisen) muodonmuutoksen alkamista, ja murtolujuus on jännitysarvo ennen murtumaa. Molemmat ovat tärkeitä mittoja suunnittelijoille, mutta myötölujuus on ratkaiseva rakennekäytössä, jossa tätä arvoa ei saa ylittää. 4130-teräksen vetomyyttölujuus on 435 MPa (63100 psi), mikä on yllättävän alhainen verrattuna muihin teräksiin. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että 4130-teräs olisi heikko; itse asiassa se ylittää useimmat alumiiniseokset selvästi.
Kovuus on kvalitatiivinen, vertaileva parametri, joka kuvaa materiaalin reaktiota paikalliseen pintamuodonmuutokseen. On olemassa monia kovuusasteikkoja, jotka perustuvat standardoituihin kovuustestauskoneisiin; useimmille seoksille käytetään Rockwell-törmäyskoneita, ja jokainen materiaali luokitellaan Rockwellin kovuusasteikoilla. On kolme pääasteikkoa (A, B ja C), joista Rockwell B -kovuusarvo on esitetty taulukossa 1. Vertailun vuoksi kuparin, suhteellisen pehmeän metallin, Rockwell B -kovuus on 51. Tyyppi 4130-teräs omaa Rockwell-kovuuden arvon 92, mikä on korkea teräkselle ja osoittaa, miksi tämä materiaali on niin kova. Korkea kovuus yleensä tarkoittaa lisääntynyttä jäykkyyttä, mikä on ihanteellinen ominaisuus puristuksessa oleville materiaaleille.
Murtovenymä mittaa materiaalin kykyä vastustaa plastista muodonmuutosta ennen murtumispistettä. Se määritetään vetämällä koesauvaa ja mittaamalla sen alkuperäisen pituuden ja murtumista edeltävän lopullisen pituuden suhde. Murtovenymää käytetään yleisesti osoittamaan, kuinka taipuisa materiaali on ja/tai kuinka se kestää plastista muodonmuutosta. Tämä parametri on melko korkea 4130-teräksessä (25,51 %), mikä osoittaa tämän seosteräksen hyvän työstettävyyden.
4130-teräksen käyttökohteet
Tyyppi 4130 -teräs on poikkeuksellisen kova metalli, joka on elintärkeä valmistuksessa, hitsauksessa, leikkauksessa ja muissa teollisuuden korkean rasituksen sovelluksissa. Sen erinomaiset lämpökäsittelyominaisuudet antavat korkean sitkeyden, ja yhdistettynä hyvään työstettävyyteen ja koneistettavuuteen tekee 4130-teräksestä laajasti hyödyllisen. Vaikka sitä käytetään useimmiten rakenne-teräksenä, on olemassa myös muita merkittäviä käyttökohteita, kuten:
Laakerien, ajoneuvojen osien ja hammaspyörien valmistuslaitteet
Kivenmurskauskoneet
Vastushitsaus-tuotteet
Poranterät ja kierteitystapit
Jyrsinkoneet ja leikkurit
ja lisää.
4130-teräs on suosittu, helposti saatavilla oleva materiaali kaikenlaisiin projekteihin.
Jos uskot, että 4130-teräs voisi olla hyödyllinen suunnitelmissasi, ota rohkeasti yhteyttä toimittajaasi ja kysy, onko sitä varastossa.
Heillä on todennäköisesti runsaasti varastoa, ja jos ei ole, he ovat paras tiedonlähde harkittavien vaihtoehtojen osalta.
XTJ on johtava alkuperäisvalmistaja, joka on omistautunut tarjoamaan kokonaisvaltaisia valmistusratkaisuja prototyypistä tuotantoon. Olemme ylpeitä ISO 9001 -sertifioidusta laadunhallintajärjestelmästämme ja olemme päättäneet luoda arvoa jokaisessa asiakassuhteessa. Teemme sen yhteistyön, innovaatioiden, prosessien parannusten ja poikkeuksellisen työnlaadun kautta.
