สรุปด่วน
มาตรฐาน ASTM A519: เป็นมาตรฐานที่กำหนดข้อกำหนดสำหรับท่อเครื่องจักรกลเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมไร้รอยต่อ- โดยมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติทางกล (เช่น ความต้านทานแรงดึงและความแข็ง) และองค์ประกอบทางเคมี
SAE4140: นี่เป็นเรื่องเฉพาะระดับของโลหะผสมเหล็กที่กำหนดโดยสมาคมวิศวกรยานยนต์ เป็นเหล็กกล้าโมลิบดีนัมโครเมียม-ที่ขึ้นชื่อเรื่องความแข็งแรงสูง ความเหนียวดี และความต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยม
ไร้รอยต่อ: ท่อเกิดจากการเจาะเหล็กแท่งแข็ง ทำให้ได้ท่อที่ไม่มีรอยเชื่อม ซึ่งทำให้มีความแข็งแกร่งและเชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูง-
ดังนั้น,ASTM A519 4140 ท่อเหล็กไร้ตะเข็บเป็นท่อกลไร้ตะเข็บที่ทำจากเหล็กโลหะผสม 4140 ผลิตขึ้นเพื่อให้ตรงตามคุณสมบัติทางเคมีและทางกลที่ระบุไว้ในมาตรฐาน ASTM A519
ลักษณะสำคัญของเหล็ก SAE 4140
คุณสมบัติของท่อมาจากส่วนประกอบเกรด 4140 โดยตรง
เคมี:
คาร์บอน (C):~0.40% - ให้ความแข็งแรงและความแข็งสูงผ่านการอบชุบด้วยความร้อน
โครเมียม (Cr):~0.80-1.10% - เพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน และเพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอ
โมลิบดีนัม (Mo):~0.15-0.25% - เพิ่มความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงและเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง
คุณสมบัติที่สำคัญ:
มีความแข็งแรงสูง:สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ถึงระดับความแรงที่สูงมาก
ความเหนียวที่ดี:คงความทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีแม้มีความแข็งแรงสูง
ทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม:เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีการเสียดสีและการเสียดสี
ความเหนื่อยล้าที่ดี:ต้านทานความล้มเหลวภายใต้การโหลดแบบวนรอบ
คุณสมบัติทางกลตาม ASTM A519
ASTM A519 ระบุคุณสมบัติทางกลขั้นต่ำตามเงื่อนไขการบำบัดความร้อน ค่าสำหรับ 4140 อาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับว่ามีการอบอ่อน ทำให้เป็นมาตรฐานและอบคืนตัว หรืออบเย็นและอบคืนตัว
สภาวะที่พบบ่อยที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความแข็งแรงสูง-คือดับและนิรภัย (Q&T).
คุณสมบัติทางกลทั่วไปสำหรับ 4140 Q&T:
| คุณสมบัติ | ค่าทั่วไป (Q&T) | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ความต้านแรงดึง | 95,000 - 120,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (655 - 827 เมกะปาสคาล) | สามารถปรับอุณหภูมิได้ |
| ความแข็งแรงของผลผลิต | 60,000 - 100,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (414 - 690 เมกะปาสคาล) | ต้องมีอย่างน้อย 60,000 psi (414 MPa) ต่อมาตรฐาน |
| การยืดตัว (ใน 2") | 15% - 20% | การวัดความเหนียว |
| ความแข็ง | 197 - 302 บริเนล (HB) | ประมาณ. 90 - 32 เหล็กแผ่นรีดร้อน แปรผันเป็นวงกว้าง |
เงื่อนไขอื่นๆ:
อบอ่อน:นุ่มนวลกว่า ง่ายต่อการตัดเฉือน ความแข็งแรงต่ำกว่า (~ 60-80 ksi แรงดึง) และความเหนียวที่สูงขึ้น
ทำให้เป็นมาตรฐานและนิรภัย:ความสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและความสามารถในการแปรรูป
การใช้งานทั่วไป
วัสดุนี้ถูกเลือกสำหรับการใช้งานที่ต้องการการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่ง ความทนทาน และโครงสร้างที่ไร้รอยต่อ
ท่อกระบอกไฮดรอลิก:แอปพลิเคชั่นที่พบบ่อยที่สุด ใช้สำหรับเครื่องป้อนไฮดรอลิกแรงดันสูง-ในอุปกรณ์ก่อสร้าง (รถขุด รถปราบดิน) เครื่องจักรในการผลิต และการบินและอวกาศ
เพลาส่งกำลัง:ใช้สำหรับเพลาขับ เพลาเกียร์ และเพลาที่ต้องการแรงบิดสูง
ส่วนประกอบเครื่อง:สำหรับเกียร์ สปินเดิล โบลท์ และชิ้นส่วนสำคัญอื่นๆ ที่ได้รับความเครียดและการสึกหรอสูง
อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ:ท่อลงหลุม แมนเดรล และส่วนประกอบอื่นๆ ในอุปกรณ์หลุมผลิต
การแข่งรถ:สำหรับส่วนประกอบระบบกันสะเทือนประสิทธิภาพสูง- โรลเคจ และชิ้นส่วนระบบขับเคลื่อน
ข้อดีของการใช้ท่อไร้รอยต่อ ASTM A519 4140
ไม่มีรอยเชื่อม:ขจัดโอกาสที่จะเกิดข้อบกพร่องในการเชื่อม ทำให้เหนือกว่าสำหรับการใช้งานที่มีแรงดันสูง-และมีความเค้นสูง-
ความแข็งแรงสูง-ถึง-อัตราส่วนน้ำหนัก:ช่วยให้สามารถออกแบบส่วนประกอบที่เบาและแข็งแรงขึ้นได้
ความสามารถในการแปรรูปที่ดีเยี่ยม (ในสภาพอบอ่อน):สามารถตัดเฉือนได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำก่อนการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้าย
คุณสมบัติที่คาดการณ์ได้:มาตรฐาน ASTM ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณสมบัติทางเคมีและทางกลที่สม่ำเสมอ
ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ
การรักษาความร้อน:คุณสมบัติสุดท้ายได้มาจากการบำบัดด้วยความร้อน (การชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา) เงื่อนไขที่คุณสั่ง (เช่น การอบอ่อนเทียบกับ Q&T) ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตและข้อกำหนดการใช้งานปลายทางของคุณ-
เครื่องจักรกล:4140 นั้นตัดเฉือนได้ยากในสภาพชุบแข็งเต็มที่ โดยปกติแล้วจะมีการกลึงในสภาวะอบอ่อน จากนั้นจึงให้ความร้อน-เพื่อให้ได้ความแข็งแรงขั้นสุดท้าย
ความสามารถในการเชื่อม:4140 มีความสามารถในการเชื่อมที่พอเหมาะ แต่ต้องมีการทำความร้อนก่อน-และหลัง-การให้ความร้อนจากการเชื่อม (PWHT) เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวและเพื่อคืนคุณสมบัติทางกลใน-โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) โดยทั่วไปจะไม่ถูกเลือกสำหรับการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมอย่างกว้างขวาง
ความต้านทานการกัดกร่อน:เช่นเดียวกับเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมส่วนใหญ่ มีความไวต่อการกัดกร่อน และจะต้องใช้การเคลือบป้องกัน (สี การชุบ ฯลฯ) หากใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
มาตรฐาน ASTM A106:มาตรฐานสำหรับท่อเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บสำหรับบริการที่อุณหภูมิสูง- นี้มีไว้สำหรับท่อแรงดันในขณะที่ A519 มีไว้เพื่อท่อกล.
แซ่ J412:อีกหนึ่งมาตรฐานที่กำหนดเกรดเหล็ก 4140
อมส 6380 / อมส 6381:ข้อมูลจำเพาะของวัสดุการบินและอวกาศสำหรับท่อเหล็กไร้ตะเข็บ 4140
โดยสรุปASTM A519 4140 ท่อเหล็กไร้ตะเข็บเป็นวัสดุเกรดพรีเมียม-ที่เลือกมาสำหรับการใช้งานเชิงกลที่มีความต้องการสูง โดยที่ความล้มเหลวไม่ใช่ทางเลือก ลักษณะที่ไร้รอยต่อและประสิทธิภาพสูงของโลหะผสม 4140 ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับส่วนประกอบที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม
