Supermenas gali būti „plieno žmogus“, tačiau įžvalgus mokslininkas gali paklausti: kokio tipo?
Nors plienas yra viena iš stipriausių ir svarbiausių medžiagų Žemėje, o jų panaudojimas yra įprastas namų apyvokos daiktai, pavyzdžiui, dangoraižių sijų sąvaržėlės ir automobilių kriauklės, ne visas plienas lygus. Du iš labiausiai paplitusių plieno lydiniai, 4140 ir 4150 plieno, skiriasi stiprumu ir sąlygomis, kuriomis juos galima naudoti.
Kas yra 4140 ir 4150 plienas?
Plienas yra lydinys arba daugiau nei vieno elemento mišinys. Tai visų pirma geležis, turinti apie 1 procentą anglies ir kartais nedidelį kiekį kitų medžiagų.
4140 ir 4150 plienas yra du ypač stiprūs ir kieti plieno lydiniai. Be anglies, juose yra 0,80–1,10 proc. Chromo ir 0,15–0,25 proc. Molibdeno.
4140 Versus 4150 plienas
Automobilių inžinierių draugija arba SAE ir Amerikos geležies ir plieno institutas arba AISI naudoja a keturženklė sistema cheminei plieno sudėčiai nurodyti. Plieno lydinių pirmieji du skaitmenys nurodo pagrindinius legiruojančius elementus, o paskutiniai du skaitmenys nurodo anglies kiekį šimtosiomis procentinėmis dalimis. Tai reiškia, kad 4140 ir 4150 plienai turi tuos pačius legiruojančius elementus - chromą ir molibdeną, tačiau 4150 plienas turi daugiau anglies.
Kalbant apie jų savybes, tarp 4140 ir 4150 plieno skiriasi:
- Tempimo jėga, kuris apibūdina didžiausią tempimo įtampą, kurią medžiaga gali atlaikyti, kol ji pradeda trūkinėti. 4150 medžiagos atsparumas tempimui yra didesnis nei 4140 medžiagos.
- Plastiškumas ir darbingumas, kurie nurodo, kaip lengvai galima naudoti plieną. Nors ir 4140, ir 4150 plieną galima lengvai suvirinti, 4140 medžiaga yra labiau žinoma dėl savo plastiškumo ar sugebėjimo sulenkti ir dėl to, kad ją galima naudoti šaltomis darbo sąlygomis. Kita vertus, 4150 medžiaga prieš naudojimą turi būti termiškai apdorota.
D2 Versus 4140 plienas
Kitas įprastas geležies lydinys, randamas įrankiuose, yra žinomas kaip D2. Jis yra 86 proc. Toks pats kaip 4140 plieno, tačiau jame yra daugiau anglies ir chromo. D2 plienas gali pasižymėti didžiausiu plastiškumu tarp plieno įrankių.
Plieno lydinių terminis apdorojimas
Gamintojai gali nustatyti skirtingų plieno, įskaitant D2, 1440 ir 1450 plienus, medžiagų savybes tokiu būdu, kuris žinomas kaip karščio gydymas. Kruopščiai kontroliuojant, kaip šiluma taikoma legiruotam angliniam plienui, pasikeičia molekulinė sudėtis plieno viduje, dėl ko skiriasi jo savybės.
Pavyzdžiui, plieno lydiniai, kurie yra atkaitinta krosnyje pakeliama iki aukštos temperatūros, tada leidžiama lėtai atvėsti. Pasirinkus šią parinktį, plienas pasižymi didesniu plastiškumu ir mažesniu trapumu, o tai reiškia, kad jis neatsiskirs nuo vidinių įtempių taip lengvai, kaip kita galimybė.
Tuo tarpu grūdinimas yra terminis apdorojimas, vykstantis žemesnėje temperatūroje ir padidinantis medžiagos tvirtumą ir plastiškumą, nors ir šiek tiek sumažina jos stiprumą. Kuo didesnis lankstumas, tuo daugiau prarandama jėga, bet dažniausiai ne tiek, kad pakeistų plieno naudojimo atvejus. Kitos medžiagos, įskaitant aliuminį, grūdinamos tokiu pačiu būdu.
Kiti plieno lydiniai
Be anglies, chromo ir molibdeno, plieno lydiniams, turintiems specifinių savybių, paprastai naudojami keli kiti elementai. Tai apima kobaltą, manganą, volframą ir vanadį.
Be 1440 ir 1450 plieno, dažniausiai lydiniai yra 4340 (nikelio-chromo-molibdeno plienas), 6150 (chromo-vanadžio plienas) ir 8620 (HSLA plienas).
HSLA reiškia „didelio stiprumo mažai legiruotas,"tai reiškia, kad plienas yra sukurtas taip, kad atitiktų specifinius mechaninis reikalavimai, o ne cheminis kompozicijos. Todėl iš tikrųjų tam tikros rūšies HSLA plieno lydinių sudėtyje gali būti įvairių elementų. Procentų mažėjimo tvarka 8620 plienas susideda iš: geležies, anglies, silicio, molibdeno, mangano, nikelio, chromo, sieros ir fosforo.