Staal wordt gemaakt door koolstof toe te voegen aan gesmolten ijzer. Verschillende hoeveelheden koolstof produceren verschillende soorten staal. Elke staalsoort wordt aangeduid met een nummer. Daarom is 4140 een aanduiding van slechts één type staal, met een koolstofgehalte van 0,38 procent tot 0,43 procent. Het is echter belangrijk om het gebruik van dit type staal en de werkeigenschappen ervan te begrijpen.
Hardende eigenschappen
Wanneer staal voor het eerst uit de smeltoven komt en mag afkoelen, is het een zacht metaal. Als het staal wordt verwarmd tot bijna smeltend en snel afgekoeld, meestal door het in zeer koud water te dompelen, wordt het erg hard. Dit proces wordt blussen en temperen genoemd. Staal met een laag koolstofgehalte zal niet goed uitharden, dus het kan niet worden gebruikt om gereedschappen zoals boren te maken. Staal met een hoger koolstofgehalte dan 4140 wordt erg hard. Deze worden gebruikt om werktuigmachines zoals frezen te maken. Het 4140-staal bevindt zich halverwege tussen zacht en gereedschapsstaal. Staalexperts van de Interalloy Materials Company merken op dat 4140 goede uithardingseigenschappen heeft.
Bewerkingskwaliteiten
Voordat 4140 is uitgehard, is het zacht en snijdt het gemakkelijk machinaal. Een ijzerzaagblad zal het snijden. Volgens Interalloy smeedt het ook. Smeden is een proces waarbij het staal bijna tot smelten wordt verhit en vervolgens wordt beukt. Dit proces brengt de moleculen dichter bij elkaar, wat zorgt voor een dichter en sterker staal. Na uitharding verspant het redelijk goed bij bewerkingen als zagen, frezen of slijpen. Machinewerkinstructeurs van het Fox Valley Technical College adviseren verschillende snijsnelheden voor molens. Als u gewone snijbits voor gereedschapsstaal gebruikt, is de freessnelheid 60 tot 100 voet per minuut of fpm. Bij gebruik van zeer harde hardmetalen bits is de freessnelheid 275 tot 450 fpm. Zoals bij alle staalsoorten, helpt het gebruik van een koelvloeistof op de snijgereedschappen enorm bij het bewerkingsproces.
Laseigenschappen
Experts van Speedy Metals Supply Company en Interalloy zijn het erover eens dat 4140 niet goed las. Door de chemische samenstelling ontstaan spanningsscheuren in de lassen. Daarom ontwerpt een machineontwerper of ingenieur een gelast gebied met andere staalsoorten in tegenstelling tot 4140. Interalloy raadt aan dat als er moet worden gelast, dit moet worden voltooid voordat het staal is uitgehard.
Typische vormen en toepassingen
Het 4140-staal is verkrijgbaar in ronde staaf, vierkante staaf, platte voorraad en holle buis. U kunt vrijwel elke gewenste maat, vorm of hoeveelheid bestellen bij een groot aantal leveranciers. Het 4140-staal wordt veel gebruikt om tandwielen, lagers, machineassen, rollen en bouten te maken. Over het algemeen is dit type staal goedkoop en overvloedig, dus u hoeft zich geen zorgen te maken over de kosten als u een fout maakt in het eerste deel of twee.