Stahl wird durch Zugabe von Kohlenstoff zu geschmolzenem Eisen hergestellt. Unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff ergeben unterschiedliche Stahlsorten. Jede Stahlsorte ist mit einer Nummer gekennzeichnet. Daher ist 4140 eine Bezeichnung für nur eine Stahlsorte, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,38 % bis 0,43 % enthält. Es ist jedoch wichtig, die Verwendungsmöglichkeiten für diese Art von Stahl und seine Verarbeitungseigenschaften zu verstehen.
Härteeigenschaften
Wenn Stahl zum ersten Mal aus dem Schmelzofen kommt und abkühlen darf, ist es ein weiches Metall. Wenn der Stahl fast zum Schmelzen erhitzt und schnell abgekühlt wird, normalerweise durch Eintauchen in sehr kaltes Wasser, wird er sehr hart. Dieser Vorgang wird als Abschrecken und Anlassen bezeichnet. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt härtet nicht gut aus und kann daher nicht zur Herstellung von Werkzeugen wie Bohrern verwendet werden. Stähle mit höheren Kohlenstoffgehalten als 4140 werden sehr hart. Diese werden verwendet, um Werkzeugmaschinen wie Fräser herzustellen. Der 4140er Stahl liegt auf halbem Weg zwischen weichem und Werkzeugstahl. Stahlexperten der Interalloy Materials Company weisen darauf hin, dass 4140 gute Härtungseigenschaften aufweist.
Bearbeitungsqualitäten
Bevor 4140 gehärtet ist, ist es weich und lässt sich leicht maschinell schneiden. Ein Bügelsägeblatt wird es schneiden. Laut Interalloy schmiedet es auch. Schmieden ist ein Verfahren, bei dem der Stahl fast bis zum Schmelzen erhitzt und dann aufgeschlagen wird. Dieser Prozess packt die Moleküle enger zusammen, was zu einem dichteren und stärkeren Stahl führt. Nach dem Härten lässt es sich recht gut in Arbeitsgängen wie Sägen, Fräsen oder Schleifen zerspanen. Die Werkstattlehrer des Fox Valley Technical College empfehlen verschiedene Schnittgeschwindigkeiten für Mühlen. Bei Verwendung von Schneideinsätzen in normaler Werkzeugstahlqualität beträgt die Fräsgeschwindigkeit 60 bis 100 Fuß pro Minute oder fpm. Bei Verwendung von sehr harten Hartmetall-Bits beträgt die Fräsgeschwindigkeit 275 bis 450 fpm. Wie bei allen Stählen unterstützt die Verwendung einer Kühlflüssigkeit bei den Schneidwerkzeugen den Bearbeitungsprozess erheblich.
Schweißeigenschaften
Experten von Speedy Metals Supply Company und Interalloy sind sich einig, dass 4140 nicht gut schweißt. Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung entstehen in den Schweißnähten Spannungsrisse. Daher konstruiert ein Maschinenkonstrukteur oder Ingenieur einen geschweißten Bereich mit anderen Stahlsorten im Gegensatz zu 4140. Interalloy empfiehlt, dass Schweißen vor dem Härten des Stahls abgeschlossen werden sollte.
Typische Formen und Verwendungen
Der Stahl 4140 ist als Rundstahl, Vierkantstahl, Flachmaterial und Hohlrohr erhältlich. Sie können nahezu jede gewünschte Größe, Form oder Menge bei einer Vielzahl von Lieferanten bestellen. Der Stahl 4140 wird häufig zur Herstellung von Zahnrädern, Lagern, Maschinenwellen, Rollen und Bolzen verwendet. Insgesamt ist diese Art von Stahl billig und reichlich vorhanden, sodass Sie sich keine Sorgen um die Kosten machen müssen, wenn Sie beim ersten oder zweiten Teil einen Fehler machen.