El grau AISI/SAE 4140 és un aliatge versàtil amb una bona resistència a la corrosió atmosfèrica i una força raonable. Mostra bones combinacions generals de força, duresa, resistència al desgast i resistència a la fatiga.
APLICACIONS
Aquest aliatge troba moltes aplicacions com a forjats per a les indústries aeroespacials i petrolieres i del gas, juntament amb una infinitat d'usos a les indústries de l'automoció, l'agricultura i la defensa. Els usos típics són engranatges i eixos forjats, eixos, accessoris, plantilles i collars.
FORJA
La forja d'aquest acer s'ha de dur a terme entre 2200 i 1650 º F (1200 i 900 º C). Com més baixa sigui la temperatura d'acabat de la forja, més fina serà la mida del gra. Aquest aliatge idealment no s'ha de forjar per sota de 1650 º F (900 º C) i s'ha de refredar lentament després de la forja.
TRACTAMENT TÈRMIC
El tractament tèrmic es realitza després d'un treball en calent per fer que l'acer sigui apte per al mecanitzat i per complir els rangs de propietats mecàniques especificats per a les aplicacions particulars de l'acer.
RECURS
Les forjades de grau 4140 es poden recuit transferint les peces directament des de l'operació de forja a un forn a una temperatura adequada, entre 1450 i 1550 º F (790 i 840 º C), mantenint-se durant un temps adequat i després refredant-se al forn, formant un estructura apta per al mecanitzat. Aquest tipus de tractament s'utilitza millor per a peces amb formes senzilles. Si algunes zones d'una forja acaben molt més fredes que altres, no s'obtindrà una estructura uniforme, en aquest cas es pot utilitzar un recuit esferoidant a uns 1380 º F (750 º C). És segur dir que només l'experiència decidirà el millor tipus de tractament de recuit a utilitzar abans del mecanitzat.
NORMALITZACIÓ
Aquest procés es defineix com escalfar un acer a una temperatura per sobre del rang de transformació de ferrita a austenita i després refredar-lo a l'aire a una temperatura molt per sota d'aquest rang de transformació. Aquest tractament es pot dur a terme en productes forjats com a tractament de condicionament previ al tractament tèrmic final. La normalització també serveix per refinar l'estructura de les forjades que podrien haver-se refredat de manera no uniforme a partir de la seva operació de forja. La temperatura de normalització nominal per al grau 4140 és de 1600 º F (870 º C), però l'experiència de producció pot requerir una temperatura de 50 º F (10 º C) per sobre o per sota d'aquesta xifra. De fet, quan les forges es normalitzen abans, per exemple, de la cementació o l'enduriment i el tremp, s'utilitza el rang superior de temperatures de normalització. Quan la normalització és el tractament tèrmic final, s'utilitza el rang de temperatura més baix.
ENduriment
Aquest tractament tèrmic dóna lloc a la formació de martensita després de l'extinció, per tant un gran augment de la duresa i la resistència a la tracció juntament amb una certa pèrdua de ductilitat. L'acer s'ha d'austenitzar a 1500 a 1550 º F (815 a 845 º C), la temperatura real depenent de la composició química dins de l'interval permès, la mida de la secció i el mètode de refrigeració. L'austenització hauria d'assegurar que tots els microconstituents de l'acer es transformin en austenita. Les seccions més petites de 4140 es podrien apagar amb oli, les seccions més pesades amb aigua.
El tremp es realitza per alleujar les tensions del procés d'enduriment, però principalment per obtenir les propietats mecàniques requerides. La temperatura de temperat real es triarà per complir les propietats requerides i, en molts casos, serà una qüestió d'assaig i error.
MECANIBILITAT
L'aliatge és fàcilment mecanitzable. Les formes simples es podrien mecanitzar seguint un tractament normalitzador, mentre que les formes més complexes requeriran un recuit. . A nivell de carboni d'aquest grau, una estructura de perlita lamel·lar gruixuda a esferoidita gruixuda és normalment òptima per a la mecanització.
SOLDABILITAT
Aquest grau té una bona soldabilitat i es pot soldar amb qualsevol mètode comercial. Les peces s'han de preescalfar abans de soldar a uns 1100 º F (590 º C) i després alleujar l'estrès. No s'han de soldar les peces en condicions endurides i temperades, ja que les propietats mecàniques es veuran afectades negativament. Les peces només s'han de soldar en condicions de recuit.
