Kuidas võrrelda terast 4140 ja 4150?

Superman võib olla "terasest mees", kuid tähelepanelik teadlane võib küsida: mis tüüpi?

Kui teras on üks tugevamaid ja olulisemaid materjale Maal, mille kasutusalad on tavalised majapidamistarbeid nagu pilvelõhkujate ja autokarpide kandeklambrid, mitte kõik teras võrdsed. Kaks kõige tavalisemat terasest sulamid, 4140 ja 4150 terasest, erinevad tugevuse ja kasutustingimuste poolest.

Teras on sulam või mitme elemendi segu. See on peamiselt raud, milles on umbes 1 protsent süsinikku ja mõnikord vähe muid materjale.

4140 ja 4150 teras on kaks eriti tugevat ja kõva sulamit. Lisaks süsinikule sisaldavad need mõlemad 0,80–1,10 protsenti kroomi ja 0,15–0,25 protsenti molübdeeni.

Autoinseneride Selts ehk SAE ja Ameerika Raua ja Terase Instituut ehk AISI kasutavad a neljakohaline süsteem terase keemilise koostise tähistamiseks. Terasesulamite puhul tähistavad kaks esimest numbrit peamisi legeerelemente ja kaks viimast numbrit annavad süsinikusisalduse sajandikeprotsendina. See tähendab, et 4140 ja 4150 terasel on samad legeerelemendid, kroom ja molübdeen, kuid 4150 terasel on rohkem süsinikku.

Nende omaduste poolest hõlmavad 4140 ja 4150 terase erinevused järgmist:

• Tõmbetugevus, mis kirjeldab tõmbamise maksimaalset pinget, mida materjal talub enne, kui see hakkab purunema. 4150 materjalil on suurem tõmbetugevus kui 4140 materjalil.
• Nõtkus ja töödeldavus, mis viitavad teraste hõlpsale kasutamisele. Kui nii 4140 kui ka 4150 terast saab hõlpsasti keevitada, on 4140 materjal rohkem tuntud oma plastilisuse või paindumisvõime ja selle tõttu, et seda saab kasutada külmades töötingimustes. Seevastu 4150 materjali tuleb enne kasutamist kuumtöödelda.

Teine tööriistades leiduv tavaline rauasulam on tuntud kui D2. See on 86 protsenti sama kui 4140 teras, kuid sisaldab eriti rohkem süsinikku ja kroomi. D2 teras võib olla terasest tööriistade hulgas kõige kõrgema nõtkusega.

Tootjad saavad erinevate teraste, sealhulgas D2, 1440 ja 1450 teraste materjaliomadused määrata protsessina, mida nimetatakse kuumtöötlus. Hoolikalt kontrollides, kuidas süsiniku legeerterasele soojust rakendatakse, muutub terase molekulaarne paigutus, mis toob kaasa selle erinevad omadused.

Näiteks terasesulamid, mis on lõõmutatud viiakse ahjus kõrgele temperatuurile ja lastakse seejärel aeglaselt jahtuda. Selle valiku tulemuseks on suurema nõtkuse ja vähem rabedusega teras, mis tähendab, et see ei purune sisepingetest sama lihtsalt kui teine ​​võimalus.

Vahepeal karastamine on kuumtöötlus, mis toimub madalamatel temperatuuridel ja suurendab materjali sitkust ja plastsust, ehkki vähendab mõnevõrra ka selle tugevust. Mida rohkem nõtkust saavutatakse, seda rohkem kaob tugevust, kuid tavaliselt mitte nii palju, et muuta terase kasutusjuhtumit. Muud materjalid, sealhulgas alumiinium, karastatakse samamoodi.

Spetsiifiliste omadustega terasesulamite moodustamiseks kasutatakse lisaks süsinikule, kroomile ja molübdeenile veel mitmeid elemente. Nende hulka kuuluvad koobalt, mangaan, volfram ja vanaadium.

Peale 1440 ja 1450 terase on kõige tavalisemad sulamid 4340 (nikkel-kroom-molübdeeniteras), 6150 (kroom-vanaadiumteras) ja 8620 (HSLA teras).

HSLA tähistab "ülitugev madala legeeritud"mis tähendab, et teras on kavandatud vastama konkreetsetele mehaaniline pigem nõuded kui keemiline kompositsioonid. Seetõttu võib teatud tüüpi HSLA terasesulamile lisada tegelikult erinevaid elemente. Protsentide kahanevas järjekorras koosneb 8620 teras: rauast, süsinikust, räni, molübdeenist, mangaanist, niklist, kroomist, väävlist ja fosforist.