كيف أقارن بين 4140 و 4150 الصلب؟

قد يكون سوبرمان هو "رجل الفولاذ" ، لكن قد يسأل العالم الفطن: أي نوع؟

بينما يعد الفولاذ من أقوى وأهم المواد على وجه الأرض ، وله استخدامات مشتركة الأدوات المنزلية مثل المشابك الورقية على العوارض في ناطحات السحاب وأغلفة السيارات ، وليس كل الفولاذ مساو. اثنان من الأكثر شيوعًا سبائك الصلب، 4140 و 4150 الصلب ، تختلف في القوة وكذلك الظروف التي يمكن استخدامها في ظلها.

الصلب سبيكة ، أو خليط من أكثر من عنصر. يتكون بشكل أساسي من الحديد ، مع حوالي 1 في المائة من الكربون وأحيانًا كميات صغيرة من المواد الأخرى.

4140 و 4150 من الصلب هما سبائك صلبة وقوية للغاية من الفولاذ. بالإضافة إلى الكربون ، يحتوي كل منهما على 0.80 إلى 1.10 بالمائة من الكروم و 0.15 إلى 0.25 بالمائة من الموليبدينوم.

تستخدم جمعية مهندسي السيارات ، أو SAE ، والمعهد الأمريكي للحديد والصلب ، أو AISI ، ملف نظام من أربعة أرقام لتعيين التركيب الكيميائي للصلب. بالنسبة لسبائك الفولاذ ، يشير الرقمان الأولان إلى عناصر السبائك الرئيسية الموجودة ، ويعطي الرقمان الأخيران محتوى الكربون في جزء من المئات من النسبة المئوية. وهذا يعني أن 4140 و 4150 من الفولاذ لها نفس عناصر السبائك ، الكروم والموليبدينوم ، لكن 4150 فولاذ يحتوي على المزيد من الكربون.

من حيث خصائصها ، تشمل الاختلافات بين 4140 و 4150 فولاذ ما يلي:

• قوة الشد، الذي يصف الحد الأقصى من الإجهاد الناتج عن السحب والذي يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تبدأ في الانكسار. مادة 4150 لديها قوة شد أعلى من 4140 مادة.
• ليونة وقابلية العمل ، التي تشير إلى مدى سهولة استخدام الفولاذ. بينما يمكن لحام كل من الفولاذ 4140 و 4150 بسهولة ، فإن 4140 مادة معروفة أكثر بمرونتها أو قدرتها على الانحناء وحقيقة أنه يمكن استخدامها في ظروف العمل الباردة. من ناحية أخرى ، يجب معالجة 4150 مادة بالحرارة قبل الاستخدام.

تُعرف سبيكة الحديد الشائعة الأخرى الموجودة في الأدوات باسم D2. إنها 86 في المائة مماثلة لـ 4140 فولاذ ، ولكنها تحتوي بشكل خاص على نسبة أعلى من الكربون والكروم. يمكن أن يتمتع الفولاذ D2 بأعلى ليونة بين الأدوات الفولاذية.

يمكن للمصنعين تعيين خصائص المواد لمختلف أنواع الفولاذ ، بما في ذلك الفولاذ D2 و 1440 و 1450 ، من خلال عملية تعرف باسم المعالجة الحرارية. يؤدي التحكم الدقيق في كيفية تطبيق الحرارة على سبائك الصلب الكربوني إلى تغيير الترتيب الجزيئي داخل الفولاذ ، مما يؤدي إلى خصائصه المختلفة.

على سبيل المثال ، سبائك الصلب التي هي صلب إلى درجة حرارة عالية في الفرن ، ثم يُترك ليبرد ببطء. ينتج عن هذا الخيار الفولاذ بمزيد من الليونة وأقل هشاشة ، مما يعني أنه لن ينفصل عن الضغوط الداخلية بسهولة مثل خيار آخر.

وفى الوقت نفسه هدأ هي معالجة حرارية تحدث في درجات حرارة منخفضة وتزيد من صلابة وليونة المادة ، على الرغم من أنها تقلل إلى حد ما من قوتها. كلما زادت الليونة التي يتم اكتسابها ، يتم فقد المزيد من القوة ، ولكن عادةً لا يحدث تغيير كبير في حالة استخدام الفولاذ. يتم تقسية المواد الأخرى ، بما في ذلك الألومنيوم ، بنفس الطريقة.

بالإضافة إلى الكربون والكروم والموليبدينوم ، يتم استخدام العديد من العناصر الأخرى بشكل شائع لتشكيل سبائك الصلب ذات الخصائص المحددة. وتشمل هذه الكوبالت والمنغنيز والتنغستن والفاناديوم.

بالإضافة إلى فولاذ 1440 و 1450 ، فإن السبائك الأكثر شيوعًا هي 4340 (فولاذ النيكل والكروم والموليبدينوم) و 6150 (فولاذ الكروم والفاناديوم) و 8620 (فولاذ HSLA).

HSLA تعني "سبائك منخفضة عالية القوة ،"مما يعني أن الفولاذ مصمم لتلبية احتياجات محددة ميكانيكي متطلبات بدلا من المواد الكيميائية التراكيب. لذلك ، قد يحتوي نوع معين من سبائك الصلب HSLA في الواقع على كميات متفاوتة من العناصر المضافة إليه. بالترتيب التنازلي للنسب المئوية ، يتكون الفولاذ 8620 من: الحديد ، والكربون ، والسيليكون ، والموليبدينوم ، والمنغنيز ، والنيكل ، والكروم ، والكبريت ، والفوسفور.