Как да сравня 4140 и 4150 Steel?

Супермен може да е „човекът от стомана“, но проницателен учен може да попита: кой тип?

Докато стоманата е един от най-силните и най-важните материали на Земята, с общи приложения битови предмети като кламери към носачите в небостъргачи и автомобилни черупки, а не цялата стомана е равен. Две от най-често срещаните стоманени сплави, 4140 и 4150 стомана, се различават по якост, както и при условията, при които са използваеми.

Стоманата е сплав или смес от повече от един елемент. Това е предимно желязо, с около 1 процент въглерод и понякога малки количества други материали.

Стоманите 4140 и 4150 са две изключително здрави и твърди стоманени сплави. Освен въглерод, всеки от тях съдържа 0,80 до 1,10 процента хром и 0,15 до 0,25 процента молибден.

Обществото на автомобилните инженери или SAE и Американският институт за желязо и стомана или AISI използват a четирицифрена система за обозначаване на химичния състав на стоманата. За стоманените сплави първите две цифри показват основните присъстващи легиращи елементи, а последните две цифри дават съдържанието на въглерод в стотни от процента. Това означава, че стоманите 4140 и 4150 имат същите легиращи елементи, хром и молибден, но стоманата 4150 има повече въглерод.

По отношение на техните свойства, разликите между 4140 и 4150 стомана включват:

• Издръжливост на опън, който описва максималното напрежение от издърпване, което материалът може да издържи, преди да започне да се чупи. Материал 4150 има по-висока якост на опън от материал 4140.
• Пластичност и работоспособност, които се отнасят до това колко лесно се използват стоманите. Докато стоманите 4140 и 4150 могат да бъдат заварени лесно, материалът 4140 е по-известен със своята пластичност или способност да се огъва и факта, че може да се използва при студени работни условия. 4150 материалът, от друга страна, трябва да бъде обработен термично преди употреба.

Друга често срещана желязна сплав, открита в инструментите, е известна като D2. Това е 86 процента същото като стомана 4140, но по-специално съдържа по-висок процент на въглерод и хром. Стоманата D2 може да има най-висока пластичност сред стоманените инструменти.

Производителите могат да определят свойствата на материала на различни стомани, включително стомани D2, 1440 и 1450, чрез процес, известен като топлинна обработка. Внимателното контролиране на прилагането на топлина към стомана от въглеродна сплав променя молекулярното подреждане вътре в стоманата, което води до различните й свойства.

Например стоманени сплави, които са отгрял се довеждат до висока температура в пещ, след което се оставят да се охладят бавно. Тази опция води до получаване на стомана с по-голяма пластичност и по-малко чупливост, което означава, че няма да се счупи от вътрешни напрежения толкова лесно, колкото друга опция.

Междувременно закаляване е термична обработка, която се извършва при по-ниски температури и увеличава жилавостта и пластичността на даден материал, въпреки че донякъде намалява неговата якост. Колкото повече пластичност се придобива, толкова повече сила се губи, но обикновено не толкова, за да се промени случаят на употреба на стоманата. Други материали, включително алуминий, се темперират по същия начин.

В допълнение към въглерода, хрома и молибдена, няколко други елемента обикновено се използват за образуване на стоманени сплави със специфични свойства. Те включват кобалт, манган, волфрам и ванадий.

Освен стоманите 1440 и 1450, най-често срещаните сплави са 4340 (никел-хром-молибденова стомана), 6150 (хром-ванадиева стомана) и 8620 (HSLA стомана).

HSLA означава "нисколегирана с висока якост,"което означава, че стоманата е проектирана да отговаря на специфични механични изисквания, а не химически композиции. Следователно, даден тип стоманена сплав HSLA може в действителност да има добавени различни количества елементи. В низходящ ред на проценти 8620 стомана се състои от: желязо, въглерод, силиций, молибден, манган, никел, хром, сяра и фосфор.