Короткий підсумок
ASTM A519 клас 4140є стандартною специфікацією длябезшовні механічні труби з вуглецевої та легованої сталі. «4140» означає особливу марку сталі (SAE/AISI 4140), яка є хром-молібденовою легованою сталлю, відомою своєю високою міцністю, високою в’язкістю та відмінною зносостійкістю.
Він в основному використовується для застосувань, де механічні властивості є більш критичними, ніж утримання тиску.
1. Розбивка специфікацій
ASTM A519:Це загальний стандарт ASTM International, який охоплює розмірні, механічні та хімічні вимоги до безшовних механічних труб. Він має назву "Стандартні специфікації для безшовних механічних труб з вуглецевої та легованої сталі."
SAE 4140 (або AISI 4140):Це конкретна марка сталі, визначена Товариством автомобільних інженерів (SAE). Це універсальний і широко використовуваний засібхром-молібденова (Cr-Mo) легована сталь.
2. Основні характеристики сталі 4140
Властивості труби походять безпосередньо від хімії та термічної обробки сталі 4140.
Хімія (типова):
Вуглець (C): 0.38-0.43% ->Надає твердість і міцність.
Хром (Cr): 0.80-1.10% ->Підвищує прогартуваність, дещо покращує стійкість до корозії та підвищує зносостійкість.
Молібден (Mo): 0.15-0.25% ->Покращує прогартовуваність і міцність, особливо при високих температурах, і знижує ризик крихкості.
Марганець (Mn): 0.75-1.00% ->Підвищує прогартовуваність і міцність.
Ключові властивості:
Висока міцність:Може піддаватися термічній обробці до дуже високого рівня міцності.
Хороша міцність:Зберігає хорошу ударостійкість навіть при високих рівнях міцності.
Чудова зносостійкість:Ідеально підходить для деталей, які зазнають тертя та стирання.
Досить хороша пластичністьу його нормалізованому або відпаленому стані, що дозволяє виконувати механічну обробку та виготовлення.
3. Загальні умови термічної обробки
Труба ASTM A519 4140 часто постачається в одному з кількох умов, які суттєво впливають на її властивості:
Відпалений (ANL):Найм'якший стан. Легко піддається обробці, але має меншу міцність і твердість.
Нормований (N):З підігрівом і{0}}повітряним охолодженням. Забезпечує хороший баланс міцності та оброблюваності.
Зняття стресу (SR):Підігрів для зняття внутрішніх напруг від холодного витягування, покращення стабільності розмірів.
Загартований і відпущений (Q&T):Це найпоширеніша умова для-високоміцних додатків. Сталь нагрівають, швидко гартують у олії або воді, а потім відпускають (повторно нагрівають) для досягнення певної комбінації твердості, міцності та в’язкості.
Типові механічні властивості для A519 4140 Q&T:
Міцність на розрив:95 000 - 115 000 psi (655 - 795 МПа)
Межа текучості:60 000 - 80 000 psi (415 - 550 МПа)
Подовження: 18-22%
твердість:190 - 230 Брінель (HB) - Може бути значно вищим залежно від температури відпустки.
4. Загальні програми
Цей матеріал обрано через його механічні властивості, а не для утримання тиску (хоча це можливо). Його основне використання як структурні компоненти та рухомі частини:
Бочки та поршні гідравлічних циліндрів
Осі та вали(наприклад, приводні вали, шестерні)
Штифти та втулки
Верстатні компоненти(наприклад, шпинделі, цанги)
Автомобільні та аерокосмічні компоненти
Свердловинні інструменти для нафти та газу
Загальні механічні деталівимагають високої міцності і зносостійкості.
5. Переваги та недоліки
Переваги:
Високе співвідношення міцності-до-ваги:Міцніше багатьох вуглецевих сталей, що дозволяє створювати легші конструкції.
Відмінний термін служби:Перевершує стандартну вуглецеву сталь в абразивних середовищах.
Хороша оброблюваністьу відпаленому стані.
Добре реагує на термічну обробку:Властивості можна налаштувати для конкретних застосувань.
Безшовна конструкція:Відсутність зварного шва, що є потенційною точкою поломки.
Недоліки:
Вартість:Це дорожче, ніж стандартні труби з вуглецевої сталі, такі як A513 або A500.
Зварюваність:Бідний. Потрібна попередня-термічна обробка та -термічна обробка після зварювання (PWHT), щоб уникнути розтріскування через його високу загартовуваність.
Не стійкий до корозії:Буде іржавіти, якщо не буде захищено покриттям, фарбою чи іншим покриттям.
Надмір для простих програм:Це не-рентабельно, якщо не потрібна висока міцність.
Порівняння з іншими стандартами
ASTM A519 1020 / 1026:Низьковуглецева сталь. Набагато легше зварювати та обробляти, але має нижчу міцність і не піддається термічній обробці.
ASTM A519 4130:Інша сталь Cr-Mo, але з меншим вмістом вуглецю (~0,30%). Трохи менш загартований і міцний, ніж 4140, але має кращу зварюваність. Часто використовується в структурних і аерокосмічних каркасах.
ASTM A106 Gr B:Стандарт для безшовних труб, призначених для роботи при високих-температурах (наприклад, трубопроводи). Це вуглецева сталь, яка зазвичай не використовується для механічних застосувань, де міцність і знос є ключовими.
ASTM A500:Стандарт для конструкційних труб (часто зварних). Він призначений для загального будівництва та не має контрольованої хімії чи термічної обробки A519 4140.
Висновок
Сталева труба ASTM A519 4140є преміум-класомбезшовні механічні трубиобраний для вимогливих додатків, які вимагають поєднаннявисока міцність, міцність і зносостійкість. Якщо вам потрібна труба, яка також функціонуватиме як високо-компонент машини, це часто-матеріал.
Під час пошуку цього матеріалу дуже важливо вказати необхіднийумови термічної обробки(наприклад, відпалені, загартовані та відпущені), щоб гарантувати отримання механічних властивостей, яких вимагає ваша конструкція.
