כיצד ניתן להשוות בין פלדה 4140 ו- 4150?

סופרמן הוא אולי "איש הפלדה", אך מדען נבון עשוי לשאול: איזה סוג?

בעוד פלדה היא אחד החומרים החזקים והחשובים ביותר על פני כדור הארץ, עם שימושים נפוצים חפצים ביתיים כמו מהדקי נייר עד הגגיות בגורדי שחקים ופגזי רכב, לא כל הפלדה היא שווה. שניים מהנפוצים ביותר סגסוגות פלדה, פלדה 4140 ו- 4150, שונים בכוחם ובתנאים בהם הם ניתנים לשימוש.

פלדה היא סגסוגת, או תערובת של יותר מאלמנט אחד. זהו בעיקר ברזל, עם אחוז אחוז אחד של פחמן ולפעמים כמויות קטנות של חומרים אחרים.

4140 ו 4150 פלדה הם שתי סגסוגות חזקות במיוחד של פלדה. בנוסף לפחמן, כל אחד מהם מכיל 0.80 עד 1.10 אחוז כרום ו 0.15 עד 0.25 אחוז מוליבדן.

אגודת מהנדסי הרכב, או SAE, ומכון הברזל והפלדה האמריקני, או AISI, משתמשים ב- מערכת בת ארבע ספרות לייעד את ההרכב הכימי של הפלדה. בסגסוגות פלדה שתי הספרות הראשונות מציינות את אלמנטים העיקריים של הסגסוג, ושתי הספרות האחרונות נותנות את תכולת הפחמן במאות האחוזים. המשמעות היא שלפלדות 4140 ו- 4150 יש אלמנטים מסגסוגיים זהים, כרום ומוליבדן, אך לפלדה 4150 יש יותר פחמן.

מבחינת המאפיינים שלהם, ההבדלים בין פלדה 4140 ל- 4150 כוללים:

• חוזק מתיחה, המתאר את הלחץ המרבי ממשיכה שחומר יכול לעמוד לפני שהוא מתחיל להישבר. חומר 4150 בעל חוזק מתיחה גבוה יותר מחומר 4140.
• משיכות ויכולת ביצוע, המתייחסים לאיזו קלות השימוש בפלדות. בעוד שפלדת 4140 וגם פלדת 4150 ניתנות לריתוך בקלות, חומר 4140 ידוע יותר בזריזותו, או ביכולת הכיפוף שלו ובעובדה שניתן להשתמש בו בתנאי עבודה קרים. לעומת זאת, יש לטפל בחום 4150 לפני השימוש.

סגסוגת ברזל נפוצה נוספת המצויה בכלים מכונה D2. זה 86 אחוז זהה לפלדה 4140, אך בעיקר מכיל אחוז גבוה יותר של פחמן וכרום. פלדת D2 יכולה להיות משיכות הגבוהה ביותר מבין כלי פלדה.

היצרנים יכולים לקבוע את תכונות החומר של פלדות שונות, כולל פלדות D2, 1440 ו- 1450, בתהליך המכונה טיפול בחום. שליטה בזהירות של אופן החלת פלדת סגסוגת פחמן משנה את הסידור המולקולרי בתוך הפלדה, מה שמוביל לתכונות שונות שלה.

לדוגמא, סגסוגות פלדה שכן בוטל מביאים לטמפרטורה גבוהה בתנור, ואז מותר להם להתקרר לאט. אפשרות זו מביאה לפלדה עם יותר משיכות ופחות שבירות, כלומר היא לא תישבר ממתחים פנימיים באותה קלות כמו אפשרות אחרת.

בינתיים הַרפָּיָה הוא טיפול בחום המתרחש בטמפרטורות נמוכות יותר ומגביר את קשיחותו ואת משיכותו של חומר, אם כי הוא גם מקטין מעט את חוזקו. ככל שצברה משיכות רבה יותר, כך כוח יותר יאבד, אך בדרך כלל לא כל כך כדי לשנות את מקרה השימוש של הפלדה. חומרים אחרים, כולל אלומיניום, מחוסמים באותה צורה.

בנוסף לפחמן, כרום ומוליבדן, בדרך כלל משתמשים בכמה אלמנטים אחרים ליצירת סגסוגות פלדה בעלות מאפיינים ספציפיים. אלה כוללים קובלט, מנגן, טונגסטן וונדיום.

מלבד פלדה 1440 ו- 1450, הסגסוגות הנפוצות ביותר הן 4340 (פלדת ניקל-כרום-מוליבדן), 6150 (פלדת כרום-ונדיום) ו -8620 (פלדת HSLA).

HSLA מייצג "חוזק גבוה סגסוגת נמוכה,"שפירושו שהפלדה מתוכננת לעמוד בספציפי מֵכָנִי דרישות ולא כִּימִי קומפוזיציות. לכן, סוג מסוים של סגסוגת פלדה HSLA עשוי למעשה להוסיף כמויות משתנות של אלמנטים. בסדר יורד של אחוזים, פלדה 8620 מורכבת מ: ברזל, פחמן, סיליקון, מוליבדן, מנגן, ניקל, כרום, גופרית וזרחן.