Cum pot compara 4140 și 4150 din oțel?

Superman poate fi „omul de oțel”, dar un om de știință cu discernământ s-ar putea întreba: ce tip?

În timp ce oțelul este unul dintre cele mai puternice și mai importante materiale de pe Pământ, cu utilizări comune articole de uz casnic, cum ar fi agrafe de hârtie la grinzile din zgârie-nori și carcase de automobile, nu tot oțelul este egal. Două dintre cele mai frecvente aliaje de oțel, Oțelul 4140 și 4150, diferă în ceea ce privește rezistența, precum și condițiile în care acestea sunt utilizabile.

Oțelul este un aliaj sau un amestec de mai multe elemente. Este în principal fier, cu aproximativ 1% carbon și uneori cantități mici de alte materiale.

Oțelul 4140 și 4150 sunt două aliaje de oțel foarte puternice și dure. Pe lângă carbon, fiecare conține 0,80-1,10% crom și 0,15-0,25% molibden.

Society of Automotive Engineers, sau SAE, și American Iron and Steel Institute, sau AISI, utilizează un sistem din patru cifre pentru a desemna compoziția chimică a oțelului. Pentru aliajele de oțel, primele două cifre indică principalele elemente de aliere prezente, iar ultimele două cifre dau conținutul de carbon în sutimi de procent. Aceasta înseamnă că oțelurile 4140 și 4150 au aceleași elemente de aliere, crom și molibden, dar oțelul 4150 are mai mult carbon.

În ceea ce privește proprietățile lor, diferențele dintre oțelul 4140 și 4150 includ:

• Rezistență la tracțiune, care descrie stresul maxim de tragere pe care îl poate rezista un material înainte de a începe să se rupă. Un material 4150 are rezistență la tracțiune mai mare decât un material 4140.
• Ductilitate și funcționalitate, care se referă la cât de ușor de utilizat sunt oțelurile. În timp ce atât oțelul 4140, cât și cel 4150 pot fi sudate cu ușurință, materialul 4140 este mai cunoscut pentru ductilitatea sau capacitatea de îndoire și faptul că poate fi utilizat în condiții de lucru reci. Pe de altă parte, materialul 4150 trebuie tratat termic înainte de utilizare.

Un alt aliaj obișnuit de fier găsit în scule este cunoscut sub numele de D2. Este 86% la fel ca oțelul 4140, dar conține un procent mai mare de carbon și crom. Oțelul D2 poate avea cea mai mare ductilitate printre sculele din oțel.

Producătorii pot seta proprietățile materialelor diferitelor oțeluri, inclusiv oțelurile D2, 1440 și 1450, printr-un proces cunoscut sub numele de tratament termic. Controlul cu atenție a modului în care se aplică căldura unui oțel din aliaj de carbon modifică dispunerea moleculară din interiorul oțelului, ceea ce duce la proprietățile sale diferite.

De exemplu, aliaje de oțel care sunt recuplat sunt aduse la o temperatură ridicată într-un cuptor, apoi lăsate să se răcească încet. Această opțiune are ca rezultat oțel cu mai multă ductilitate și mai puțin fragilitate, ceea ce înseamnă că nu se va rupe de tensiunile interne la fel de ușor ca o altă opțiune.

Între timp temperare este un tratament termic care are loc la temperaturi mai scăzute și crește rezistența și ductilitatea unui material, deși, de asemenea, își reduce oarecum rezistența. Cu cât se câștigă mai multă ductilitate, cu atât se pierde mai multă rezistență, dar de obicei nu se schimbă atât cazul de utilizare al oțelului. Alte materiale, inclusiv aluminiu, sunt temperate în același mod.

Pe lângă carbon, crom și molibden, alte câteva elemente sunt utilizate în mod obișnuit pentru a forma aliaje de oțel cu proprietăți specifice. Acestea includ cobalt, mangan, tungsten și vanadiu.

Pe lângă oțelul 1440 și 1450, cele mai comune aliaje sunt 4340 (oțel nichel-crom-molibden), 6150 (oțel crom-vanadiu) și 8620 (oțel HSLA).

HSLA înseamnă „aliaj de înaltă rezistență,"ceea ce înseamnă că oțelul este conceput pentru a îndeplini anumite cerințe mecanic mai degrabă decât cerințe chimic compoziții. Prin urmare, un anumit tip de aliaj de oțel HSLA ar putea avea de fapt cantități diferite de elemente adăugate la acesta. În ordinea descrescătoare a procentelor, oțelul 8620 este compus din: fier, carbon, siliciu, molibden, mangan, nichel, crom, sulf și fosfor.