| Chemische Analyse | |
|---|---|
| C% | Kohlenstoff 0,48 – 0.53 |
| Mn% | Mangan 0.75 – 1.00 |
| P% | Phosphor 0.035 max |
| S% | Schwefel 0.040 max |
| Si% | Silizium 0.20 – 0.35 |
| Cr% | Chrom 0.80 – 1.10 |
| Mo% | Molybdän 0.15 – 0,25 |
Allgemeine Eigenschaften von legiertem Stahl 4150
AISI oder SAE 4150 ist ein niedrig legierter Stahl, der Chrom und Molybdän als Verstärkungsstoffe enthält. Seine chemische Zusammensetzung ist wie folgt:
Anwendungen
Diese Legierung wird als Schmiedestücke in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Öl- und Gasindustrie verwendet und hat unzählige Anwendungen in der Automobil-, Landwirtschafts- und Verteidigungsindustrie. Typische Anwendungen sind geschmiedete Zahnräder, Wellen und Spindeln,
Schmieden
Dieser Stahl sollte zwischen 2200 und 1600 ºF (1200 und 870 ºC) geschmiedet werden.Je niedriger die Endtemperatur beim Schmieden ist, desto feiner ist die Korngröße. Diese Legierung sollte idealerweise nicht unter 1600 ºF (870 ºC) geschmiedet und nach dem Schmieden langsam abgekühlt werden.
Wärmebehandlung
Die Legierung wird wärmebehandelt, um sie für die Bearbeitung geeignet zu machen und um die für die jeweiligen Anwendungen spezifizierten mechanischen Eigenschaftsbereiche zu erfüllen.
Glühen
Das Glühen von 4150-Schmiedestücken kann durchgeführt werden, indem das Teil direkt vom Schmiedevorgang zum Glühen in einen Ofen gebracht wird, der auf einer geeigneten Temperatur von etwa 815 ºC (1500 ºF) gehalten wird, wo es für eine geeignete Zeit gehalten und dann abgekühlt wird, wodurch eine für die Bearbeitung geeignete Struktur entsteht. Diese Art der Behandlung eignet sich am besten für Teile mit einfachen Formen. Wenn einige Bereiche eines Schmiedestücks viel kälter sind als andere, wird kein gleichmäßiges Gefüge erzielt; in diesem Fall kann ein Kugelglühen bei etwa 750 ºC (1380 ºF) verwendet werden. Es ist sicher, dass allein die Erfahrung über die beste Art der Glühbehandlung vor der Bearbeitung entscheidet.
Normalisieren
Normalisieren kann definiert werden als Erhitzen eines Stahls auf eine Temperatur oberhalb des Umwandlungsbereichs von Ferrit zu Austenit und anschließendes Abkühlen an der Luft auf eine Temperatur deutlich unterhalb dieses Umwandlungsbereichs. Diese Behandlung kann bei geschmiedeten oder gewalzten Erzeugnissen als Konditionierungsbehandlung vor der abschließenden Wärmebehandlung durchgeführt werden. Das Normalisieren dient auch dazu, das Gefüge von Schmiedestücken zu verfeinern, die nach dem Schmiedevorgang ungleichmäßig abgekühlt sein könnten. Der Nenntemperaturbereich für die Sorte 4150 beträgt 1600 bis 1700 ºF (870 bis 925 ºC), gefolgt von Luftkühlung. Wenn Schmiedestücke vor dem Aufkohlen oder Härten und Anlassen normalisiert werden, wird der obere Bereich der Normalisierungstemperaturen verwendet. Wenn das Normalisieren die abschließende Wärmebehandlung ist, wird der untere Temperaturbereich verwendet.
Härten
Diese Wärmebehandlung führt zur Bildung von Martensit nach dem Abschrecken und damit zu einer Erhöhung der Festigkeit und Härte bei einem erheblichen Verlust an Duktilität. Der Stahl sollte bei 1500 bis 1550 ºF (815 bis 845 ºC) austenitisiert werden, wobei die tatsächliche Temperatur von der chemischen Zusammensetzung innerhalb des zulässigen Bereichs, der Querschnittsgröße und dem Abkühlverfahren abhängt. Kleinere Abschnitte von 4150 können in Öl abgeschreckt werden, schwerere Abschnitte in Wasser.
Das Anlassen wird durchgeführt, um Spannungen aus dem Härtungsprozess abzubauen, aber in erster Linie, um die erforderlichen mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die tatsächliche Anlasstemperatur wird so gewählt, dass die geforderten Eigenschaften erreicht werden, und ist in vielen Fällen eine Frage von Versuch und Irrtum.
Bearbeitbarkeit
Die Legierung ist nach dem Glühen leicht bearbeitbar. Das optimale Gefüge für die Bearbeitung dieser Legierung ist normalerweise ein grob lamellarer Perlit bis grober Sphäroidit.
Schweißbarkeit
Die Schweißbarkeit von 4150 ist gut, und die Legierung kann mit jeder handelsüblichen Methode geschweißt werden. Teile sollten vor dem Schweißen bei etwa 1100 º F (590 º C) vorgewärmt und danach spannungsarmgeglüht werden. Teile im vergüteten Zustand sollten nicht geschweißt werden, da die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden: Teile sollten nur im geglühten Zustand geschweißt werden.
Kaltumformbarkeit
Diese Legierung kann auf Material, das eine kugelförmige Struktur hat, kalt umgeformt werden. Weitere Wärmebehandlung, wie Härten und Anlassen, wird durchgeführt, wie auf dem schließlich – geformten Teil erforderlich.
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