Supermens var būt "tērauda cilvēks", bet zinošs zinātnieks varētu jautāt: kura veida?
Kaut arī tērauds ir viens no spēcīgākajiem un vissvarīgākajiem materiāliem uz Zemes, un to izmantošana ir izplatīta sadzīves priekšmeti, piemēram, saspraudes pie debesskrāpju sijām un automašīnu čaulas, ne viss tērauds vienāds. Divas no visizplatītākajām tērauda sakausējumi, 4140 un 4150 tērauds, atšķiras pēc izturības, kā arī no apstākļiem, kādos tos var izmantot.
Kas ir 4140 un 4150 tērauds?
Tērauds ir sakausējums vai vairāku elementu maisījums. Tas galvenokārt ir dzelzs, kurā ir aptuveni 1 procents oglekļa un dažreiz neliels daudzums citu materiālu.
4140 un 4150 tērauds ir divi īpaši spēcīgi un cieti tērauda sakausējumi. Papildus ogleklim katrā no tiem ir 0,80 līdz 1,10 procenti hroma un 0,15 līdz 0,25 procenti molibdēna.
4140 pret 4150 tērauds
Automobiļu inženieru biedrība jeb SAE un Amerikas Dzelzs un tērauda institūts vai AISI izmanto a četrciparu sistēma lai apzīmētu tērauda ķīmisko sastāvu. Tērauda sakausējumiem pirmie divi cipari norāda galvenos leģējošos elementus, bet pēdējie divi cipari norāda oglekļa saturu simtdaļās procentos. Tas nozīmē, ka 4140 un 4150 tēraudiem ir vienādi leģējošie elementi, hroms un molibdēns, bet 4150 tēraudam ir vairāk oglekļa.
Pēc to īpašībām atšķirības starp 4140 un 4150 tēraudu ietver:
- Stiepes izturība, kas raksturo maksimālo vilkšanas spriedzi, ko materiāls var izturēt, pirms tas sāk plīst. 4150 materiāla stiepes izturība ir lielāka nekā 4140 materiālam.
- Plastīgums un darbspēja, kas attiecas uz to, cik viegli tēraudi jālieto. Lai gan 4140, gan 4150 tēraudu var viegli metināt, 4140 materiāls ir vairāk pazīstams ar savu plastiskumu vai spēju saliekties un to, ka to var izmantot aukstos darba apstākļos. Savukārt 4150 materiāls pirms lietošanas ir termiski jāapstrādā.
D2 Versus 4140 tērauds
Vēl viens parasts dzelzs sakausējums, kas atrodams instrumentos, ir pazīstams kā D2. Tas ir 86 procenti tāds pats kā 4140 tēraudam, bet jo īpaši satur lielāku oglekļa un hroma procentu. D2 tēraudam var būt vislielākā elastība starp tērauda instrumentiem.
Tērauda sakausējumu termiskā apstrāde
Ražotāji var noteikt dažādu tēraudu, ieskaitot D2, 1440 un 1450 tēraudu, materiāla īpašības, izmantojot procesu, kas pazīstams kā termiskā apstrāde. Rūpīgi kontrolējot, kā siltums tiek uzklāts uz oglekļa leģēto tēraudu, mainās molekulārais izkārtojums tērauda iekšpusē, kā rezultātā tā īpašības atšķiras.
Piemēram, tērauda sakausējumi, kas ir atlaidināts silda krāsnī augstā temperatūrā, pēc tam ļauj tām lēnām atdzist. Šī opcija rada tēraudu ar lielāku elastību un mazāku trauslumu, kas nozīmē, ka tas neizjauks no iekšējiem spriegumiem tikpat viegli kā cita iespēja.
Tikmēr rūdīšana ir termiska apstrāde, kas notiek zemākā temperatūrā un palielina materiāla izturību un elastību, kaut arī nedaudz samazina arī tā izturību. Jo lielāka elastība tiek iegūta, jo vairāk spēka tiek zaudēts, bet parasti tas nav tik daudz, lai mainītu tērauda lietošanas gadījumu. Citus materiālus, ieskaitot alumīniju, atlaidina tāpat.
Citi tērauda sakausējumi
Papildus ogleklim, hromam un molibdēnam tērauda sakausējumu veidošanai ar īpašām īpašībām parasti izmanto vairākus citus elementus. Tie ietver kobaltu, mangānu, volframu un vanādiju.
Bez 1440 un 1450 tērauda visbiežāk sastopamie sakausējumi ir 4340 (niķeļa-hroma-molibdēna tērauds), 6150 (hroma-vanādija tērauds) un 8620 (HSLA tērauds).
HSLA nozīmē "augstas stiprības zema sakausējuma,"kas nozīmē, ka tērauds ir veidots tā, lai tas atbilstu specifiskām mehānisks drīzāk prasības ķīmiskais kompozīcijas. Tāpēc konkrētam HSLA tērauda sakausējuma tipam faktiski varētu būt pievienots atšķirīgs elementu daudzums. Procentu dilstošā secībā 8620 tērauds sastāv no: dzelzs, oglekļa, silīcija, molibdēna, mangāna, niķeļa, hroma, sēra un fosfora.