Thép SAE 4140 là dòng thép hợp kim được ưa chuộng trong ngành cơ khí chế tạo. Với độ cứng, độ bền kéo và khả năng chịu mài mòn vượt trội, loại thép này thích hợp cho các chi tiết chịu tải trọng lớn. Trong bài viết này, hãy cùng Citicom tìm hiểu rõ hơn về các thông số kỹ thuật, đặc điểm và ứng dụng của SAE 4140.
Nội dung
1. Tìm hiểu chung về thép SAE 4140
Thép SAE 4140 là loại thép hợp kim thấp có chứa Crom và Molypden theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Kỹ sư Ô tô Hoa Kỳ (Society of Automotive Engineers SAE). Dòng thép này có khả năng chịu mỏi, chống lại va đập, độ bền kéo tốt. Cùng với đó là khả năng chống vặn xoắn, chống oxy hóa.
Mác thép tương đương SAE 4140 đó là:
- AISI 4140 theo tiêu chuẩn của Viện Sắt và Thép Hoa Kỳ
- SCM440 theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS G4105
- 42CrMo4 theo tiêu chuẩn châu Âu EN 10083
Xem thêm: Thép tròn chế tạo – CITICOM
Một số thông tin cơ bản về thép tròn đặc 4140
2. Thông số kỹ thuật chi tiết
2.1. Thành phần hóa học
| Mác thép | C (%) | Si (%) | Mn (%) | P (%) | S (%) | Cr (%) | Mo (%) |
| SAE 4140 | 0.38 – 0.43 | 0.15 – 0.35 | 0.75 – 1.00 | <= 0.035 | <= 0.04 | 0.8 – 1.1 | 0.15 – 0.25 |
Thành phần Crom (Cr) và Molypden (Mo) trong SAE 4140 đóng vai trò quan trọng giúp cải thiện các tính chất cơ học và khả năng chịu nhiệt của thép. Cr tăng cường độ cứng, khả năng chống mài mòn. Còn Mo cải thiện độ bền, độ cứng ở nhiệt độ cao và khả năng chống mỏi.
2.2. Tính chất cơ lý
| Độ bền kéo (Tensile Strength) | 655 – 950 MPa |
| Giới hạn chảy (Yield Strength) | 415 – 650 MPa |
| Độ giãn dài (Elongation) | 18 – 22% |
| Độ cứng (Hardness) | 28 – 32 HRC (sau khi tôi luyện) |
| Modul đàn hồi (Young’s Modulus) | Khoảng 200 GPa |
3. Quy trình nhiệt luyện thép tròn 4140
Quy trình nhiệt luyện thép tròn 4140 được thực hiện trải qua các bước đó là: Làm nóng – Thường hóa – Làm nguội – Tôi luyện – Ủ.
- Làm nóng
Đầu tiên, đưa thép vào lò nung để gia nhiệt đồng đều, nhiệt độ trong khoảng 400 – 700 độ C. Tránh nhiệt độ quá cao có thể làm hạt thô và nhiệt độ quá thấp ảnh hưởng đến hiệu quả làm nguội sau đó.
- Thường hóa
SAE 4140 thường được nung nóng đến 850 -900 độ C rồi làm nguội trong không khí. Thường hóa giúp thép đạt cấu trúc hạt đồng đều hơn, cải thiện các tính chất cơ học mà vẫn duy trì độ dẻo dai nhất định. Điều quan trọng là phải duy trì nhiệt độ nung nóng thép kỹ lưỡng trong thời gian thích hợp. Từ đó đảm bảo hoàn tất quá trình chuyển đổi từ ferit sang austenit.
- Làm nguội
Thép SAE 4140 thường được tôi bằng phương pháp gia công nguội hoặc tôi nhiệt. Đây là một bước quan trọng để thép đạt độ cứng và độ bền cao. Nhiệt độ tôi được kiểm soát ở mức 815 – 860 độ C hoặc 860 – 880 độ C. Tiếp tục duy trì đến nhiệt độ của toàn bộ chi tiết được đồng đều.
- Tôi luyện
Nhiệt độ ram của thép sẽ phụ thuộc vào độ cứng yêu cầu thép. Thông thường sẽ là từ 550 – 700 độ C trong ít nhất 1 giờ. Sau đó tiến hành làm mát trong không khí, nước hoặc dầu.
- Ủ
Thép SAE 4140 thường được ủ ở nhiệt độ 800 – 872 độ C. Duy trì trong 1 giờ cho mỗi inch (25,4mm) và tối thiểu là 2 giờ rồi làm nguội chậm trong lò. Quá trình ủ giúp giải phóng ứng suất bên trong, làm mềm và tăng độ cứng cho vật liệu.
Quy trình nhiệt luyện của thép SAE 4140 trải qua làm nóng – thường hóa – làm nguội – tôi luyện – ủ
4. Ứng dụng thực tế của thép SAE 4140
SAE 4140 được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, cụ thể như:
- Trong ngành cơ khí chế tạo: Sản xuất trục truyền động, bánh răng, bulong, trục khuỷu, các chi tiết chịu tải trọng cao.
- Trong ngành công nghiệp ô tô: SAE 4140 dùng làm trục khuỷu, trục cam, bánh răng, trục truyền động. Hay các bộ phận chịu lực của hệ thống treo và các chi tiết máy móc khác.
- Trong ngành công nghiệp dầu khí: Sử dụng trong các bộ phận của máy khoan, van, ống dẫn và các thiết bị khác hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
- Trong ngành hàng không vũ trụ: Thép được ứng dụng chế tạo các bộ phận kết cấu máy bay. Bao gồm càng đáp và các chi tiết chịu lực.
Ngoài ra dòng thép này còn được sử dụng phổ biến trong sản xuất công cụ và khuôn dập. Nhờ khả năng chịu mài mòn và độ cứng cao, thép giúp kéo tuổi thọ của dụng cụ. Cùng với đó là đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Ứng dụng thực tiễn của thép SAE 4140 trong ngành công nghiệp ô tô
5. Các câu hỏi thường gặp
5.1. Thép tròn đặc 4140 có đặc điểm gì nổi bật?
Trả lời: Thép tròn đặc 4140 sở hữu một số đặc điểm nổi bật như:
- Khả năng chống ăn mòn tốt, ứng dụng được cho nhiều ngành như sản xuất ô tô, máy bay, đường sắt,…
- Loại thép này có độ bền kéo cao hơn các dòng thép tương tự khác. Bên cạnh đó còn chịu được áp lực cực lớn, độ dẻo tốt.
- Khả năng gia công tốt, có thể dễ dàng thực hiện bằng các phương pháp thông thường. Đặc biệt là cho phép tạo hình các chi tiết phức tạp.
- Chống biến dạng ở nhiệt độ cao, có thể lên đến 538 độ C.
- SAE 4140 sau khi xử lý nhiệt giúp tăng cường khả năng chống mài mòn của thép.
5.2. Thép SAE 4140 có thể hàn được không?
Trả lời: Có, thép SAE 4140 có thể hàn được. Tuy nhiên chúng ta cần phải xử lý trước và sau khi hàn để duy trì các đặc tính cơ học của nó.
5.3. Thép SAE 4140 có thích hợp cho ứng dụng nhiệt độ cao không?
Trả lời: Có, loại thép này có độ bền mỏi và độ dẻo dai cao nên thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao.
Bài viết trên đây là toàn bộ thông tin liên quan đến thép SAE 4140. Hy vọng nội dung này hữu ích và hỗ trợ khách hàng trong việc chọn mua, sử dụng sản phẩm hiệu quả. Nếu quý khách quan tâm hãy liên hệ ngay cho Citicom để được tư vấn chi tiết!
Quý khách quan tâm có thể tìm hiểu thêm các phương thức mua hàng tại https://citicom.vn/phuong-thuc/
Hotline bán hàng: 0978. 75 0505.
Email: cskh@citicom.vn
