Πώς μπορώ να συγκρίνω χάλυβα 4140 & 4150;

Ο Σούπερμαν μπορεί να είναι ο «άνθρωπος του χάλυβα», αλλά ένας απαιτητικός επιστήμονας μπορεί να ρωτήσει: ποιος τύπος;

Ενώ ο χάλυβας είναι ένα από τα ισχυρότερα και πιο σημαντικά υλικά στη Γη, με κοινές χρήσεις είδη οικιακής χρήσης, όπως συνδετήρες σε δοκούς ουρανοξύστες και κελύφη αυτοκινήτων, δεν είναι όλα τα ατσάλι ίσος. Δύο από τα πιο κοινά κράματα χάλυβα, 4140 και 4150 χάλυβα, διαφέρουν ως προς την αντοχή καθώς και τις συνθήκες υπό τις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Ο χάλυβας είναι ένα κράμα ή ένα μείγμα περισσότερων από ενός στοιχείων. Είναι κυρίως σίδηρος, με περίπου 1 τοις εκατό άνθρακα και μερικές φορές μικρές ποσότητες άλλων υλικών.

Ο χάλυβας 4140 και 4150 είναι δύο εξαιρετικά ισχυρά και σκληρά κράματα χάλυβα. Εκτός από τον άνθρακα, το καθένα περιέχει 0,80 έως 1,10 τοις εκατό χρώμιο και 0,15 έως 0,25 τοις εκατό μολυβδαίνιο.

Η Εταιρεία Μηχανικών Αυτοκινήτου, ή το ΣΑΕ, και το Αμερικανικό Ινστιτούτο Σιδήρου και Χάλυβα, ή το AISI, χρησιμοποιούν ένα

Όσον αφορά τις ιδιότητές τους, οι διαφορές μεταξύ 4140 και 4150 χάλυβα περιλαμβάνουν:

• Αντοχή εφελκυσμού, το οποίο περιγράφει τη μέγιστη πίεση από το τράβηγμα που ένα υλικό μπορεί να αντέξει πριν αρχίσει να σπάει. Ένα υλικό 4150 έχει μεγαλύτερη αντοχή εφελκυσμού από ένα υλικό 4140.
• Ολκιμότητα και εργασιμότητα, που αναφέρονται στο πόσο εύκολα χρησιμοποιούνται οι χάλυβες Ενώ και ο χάλυβας 4140 και 4150 μπορούν να συγκολληθούν εύκολα, το υλικό 4140 είναι περισσότερο γνωστό για την ολκιμότητα του, ή την ικανότητα κάμψης και το γεγονός ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ψυχρές συνθήκες εργασίας. Το υλικό 4150, από την άλλη πλευρά, πρέπει να υποστεί θερμική επεξεργασία πριν από τη χρήση.

Ένα άλλο κοινό κράμα σιδήρου που βρίσκεται στα εργαλεία είναι γνωστό ως D2. Είναι 86 τοις εκατό το ίδιο με το 4140 χάλυβα, αλλά περιέχει κυρίως ένα υψηλότερο ποσοστό άνθρακα και χρωμίου. Ο χάλυβας D2 μπορεί να έχει την υψηλότερη ολκιμότητα μεταξύ των εργαλείων χάλυβα.

Οι κατασκευαστές μπορούν να ορίσουν τις ιδιότητες υλικών διαφορετικών χάλυβα, συμπεριλαμβανομένων των χάλυβα D2, 1440 και 1450, με μια διαδικασία γνωστή ως θερμική επεξεργασία. Ο προσεκτικός έλεγχος του τρόπου με τον οποίο εφαρμόζεται η θερμότητα σε έναν χάλυβα από κράμα άνθρακα αλλάζει τη μοριακή διάταξη μέσα στο χάλυβα, γεγονός που οδηγεί στις διαφορετικές ιδιότητές του.

Για παράδειγμα, κράματα χάλυβα που είναι διαπυρακτομένος φέρονται σε υψηλή θερμοκρασία σε κλίβανο και μετά αφήνονται να κρυώσουν αργά. Αυτή η επιλογή έχει ως αποτέλεσμα χάλυβα με περισσότερη ολκιμότητα και λιγότερη ευθραυστότητα, που σημαίνει ότι δεν θα σπάσει από τις εσωτερικές καταπονήσεις τόσο εύκολα όσο μια άλλη επιλογή.

Εν τω μεταξύ σκλήρυνση είναι μια θερμική επεξεργασία που εμφανίζεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και αυξάνει τη σκληρότητα και την ολκιμότητα ενός υλικού, αν και μειώνει επίσης κάπως την αντοχή του. Όσο περισσότερη ολκιμότητα αποκτάται, τόσο περισσότερη αντοχή χάνεται, αλλά συνήθως όχι τόσο για να αλλάξει η θήκη χρήσης του χάλυβα. Άλλα υλικά, συμπεριλαμβανομένου του αλουμινίου, έχουν σκληρυνθεί με τον ίδιο τρόπο.

Εκτός από τον άνθρακα, το χρώμιο και το μολυβδαίνιο, πολλά άλλα στοιχεία χρησιμοποιούνται συνήθως για το σχηματισμό κραμάτων χάλυβα με συγκεκριμένες ιδιότητες. Αυτά περιλαμβάνουν κοβάλτιο, μαγγάνιο, βολφράμιο και βανάδιο.

Εκτός από τον χάλυβα 1440 και 1450, τα πιο κοινά κράματα είναι 4340 (χάλυβας νικελίου-χρωμίου-μολυβδαινίου), 6150 (χάλυβας χρωμίου-βαναδίου) και 8620 (χάλυβας HSLA).

Το HSLA σημαίνει "χαμηλού κράματος υψηλής αντοχής,"που σημαίνει ότι ο χάλυβας έχει σχεδιαστεί για να ανταποκρίνεται σε συγκεκριμένο μηχανικός απαιτήσεις και όχι χημική ουσία συνθέσεις. Επομένως, ένας δεδομένος τύπος χαλύβδινου κράματος HSLA μπορεί στην πραγματικότητα να έχει διάφορες ποσότητες στοιχείων που προστίθενται σε αυτό. Σε φθίνουσα σειρά ποσοστών, ο χάλυβας 8620 αποτελείται από: σίδηρο, άνθρακα, πυρίτιο, μολυβδαίνιο, μαγγάνιο, νικέλιο, χρώμιο, θείο και φώσφορο.