خلاصه سریع
ASTM A519: این استانداردی است که الزامات آن را مشخص می کندلوله مکانیکی بدون درز کربن و فولاد آلیاژی. روی خواص مکانیکی (مانند استحکام کششی و سختی) و ترکیب شیمیایی تمرکز دارد.
SAE 4140: این خاص استدرجهفولاد آلیاژی که توسط انجمن مهندسین خودرو تعریف شده است. این یک فولاد کروم-مولیبدن است که به دلیل استحکام بالا، چقرمگی خوب و مقاومت در برابر سایش عالی شناخته شده است.
بدون درز: لوله با سوراخ کردن یک شمش جامد و ایجاد یک لوله بدون درز جوشی تشکیل می شود. این باعث می‌شود که برای برنامه‌های{1}}فشار بالا قوی‌تر و قابل اعتمادتر باشد.
بنابراین،ASTM A{0}} لوله فولادی بدون درزیک لوله مکانیکی بدون درز ساخته شده از فولاد آلیاژی 4140 است که برای برآورده کردن خواص شیمیایی و مکانیکی ذکر شده در استاندارد ASTM A519 ساخته شده است.
ویژگی های کلیدی فولاد SAE 4140
خواص لوله مستقیماً از ترکیب درجه 4140 می آید.
شیمی:
کربن (C):~0.40% - استحکام و سختی بالایی را از طریق عملیات حرارتی فراهم می‌کند.
کروم (کریم):~0.80-1.10% - سختی پذیری را افزایش می دهد، مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد و مقاومت به سایش را افزایش می دهد.
مولیبدن (Mo):~0.15-0.25% - استحکام را در دماهای بالا افزایش می دهد و سختی پذیری را افزایش می دهد.
خواص کلیدی:
استحکام بالا:می تواند تا سطوح مقاومت بسیار بالا عملیات حرارتی شود.
چقرمگی خوب:مقاومت در برابر ضربه را حتی در استحکام بالا حفظ می کند.
مقاومت در برابر سایش عالی:ایده آل برای قطعات در معرض اصطکاک و سایش.
قدرت خستگی خوب:در برابر شکست تحت بارگذاری چرخه ای مقاومت می کند.
خواص مکانیکی بر اساس ASTM A519
ASTM A519 حداقل خواص مکانیکی را بر اساس شرایط عملیات حرارتی مشخص می کند. مقادیر 4140 بسته به اینکه آنیل شده، نرمال شده و تمپر شده باشد یا کوئنچ و تمپر شده باشد می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.
رایج ترین شرایط برای برنامه های کاربردی با قدرت{0} بالا این استخاموش و تمپر شده (Q&T).
خصوصیات مکانیکی معمولی برای 4140 Q&T:
| اموال | مقدار معمولی (Q&T) | یادداشت ها |
|---|---|---|
| استحکام کششی | 95، 000 - 120،000 psi (655 - 827 مگاپاسکال) | قابل تنظیم از طریق درجه حرارت |
| قدرت تسلیم | 60، 000 - 100،000 psi (414 - 690 مگاپاسکال) | باید حداقل 60000 psi (414 MPa) در هر استاندارد باشد. |
| ازدیاد طول (در 2 اینچ) | 15% - 20% | اندازه گیری شکل پذیری |
| سختی | 197 - 302 برینل (HB) | تقریباً{0}} HRC. به طور گسترده متغیر است. |
سایر شرایط:
آنیل شده:نرم‌تر، ماشینکاری آسان‌تر. استحکام کمتر (~60-80 ksi کششی) و شکل پذیری بالاتر.
نرمال و معتدل:تعادل قدرت و ماشین کاری.
برنامه های کاربردی رایج
این ماده برای کاربردهایی انتخاب می شود که به ترکیبی از استحکام بالا، دوام و ساختار بدون درز نیاز دارند.
لوله های سیلندر هیدرولیک:رایج ترین برنامه. برای قوچ های هیدرولیک فشار قوی-در تجهیزات ساختمانی (بیل مکانیکی، بولدوزر)، ماشین آلات تولیدی و هوافضا استفاده می شود.
شفت انتقال نیرو:برای محورهای محرک، شفت چرخ دنده و محورهایی که به استحکام پیچشی بالا نیاز است استفاده می شود.
اجزای ماشین:برای چرخ دنده ها، دوک ها، پیچ ها و سایر قطعات حیاتی که تحت فشار و سایش زیاد قرار دارند.
صنعت نفت و گاز:لوله های پایین چاه، سنبه ها و سایر اجزای تجهیزات سرچاهی.
مسابقات اتومبیل رانی:برای اجزای-تعلیق با عملکرد بالا، قفس‌های چرخشی، و قطعات قطار درایو.
مزایای استفاده از لوله بدون درز ASTM A{0}}
بدون درز جوش:پتانسیل عیوب جوش را از بین می برد و آن را برای کاربردهای{0}}فشار و فشار زیاد{1}} برتر می کند.
نسبت قدرت-به-بالا:امکان طراحی اجزای سبک تر و قوی تر را فراهم می کند.
ماشینکاری عالی (در شرایط آنیل شده):می توان به راحتی قبل از عملیات حرارتی نهایی تا حد تحمل دقیق ماشین کاری کرد.
خواص قابل پیش بینی:استاندارد ASTM خواص شیمیایی و مکانیکی ثابت را تضمین می کند.
ملاحظات مهم
عملیات حرارتی:خواص نهایی از طریق عملیات حرارتی (کوئنچ و تمپرینگ) به دست می آید. شرایطی که سفارش می دهید (به عنوان مثال، بازپخت در مقابل Q&T) به فرآیند تولید و الزامات استفاده نهایی شما بستگی دارد.
ماشینکاری:ماشینکاری 4140 در حالت کاملاً سخت شده سخت است. معمولاً در حالت بازپخت ماشینکاری می‌شود و سپس برای دستیابی به استحکام نهایی-در حرارت عمل می‌شود.
قابلیت جوشکاری:4140 جوش پذیری مناسبی دارد اما برای جلوگیری از ترک خوردن و بازگرداندن خواص مکانیکی در ناحیه تحت تأثیر گرما (HAZ) به-گرمایش و{2}}عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) نیاز دارد. معمولاً برای ساختی که شامل جوشکاری گسترده است انتخاب نمی شود.
مقاومت در برابر خوردگی:مانند اکثر فولادهای کربنی و آلیاژی، مستعد خوردگی است و در صورت استفاده در محیط های خورنده، به پوشش محافظ (رنگ، آبکاری و غیره) نیاز دارد.
استانداردهای مرتبط
ASTM A106:استاندارد برای لوله فولادی کربن بدون درز برای سرویس{0}در دمای بالا. این برایلوله کشی تحت فشار، در حالی که A519 برایلوله مکانیکی.
SAE J412:استاندارد دیگری که درجه فولاد 4140 را تعریف می کند.
AMS 6380 / AMS 6381:مشخصات مواد هوافضا برای لوله های بدون درز فولادی 4140.
به طور خلاصه،ASTM A{0}} لوله فولادی بدون درزیک ماده درجه{0} درجه یک است که برای کاربردهای مکانیکی سخت انتخاب شده است که در آن خرابی یک گزینه نیست. طبیعت بدون درز و عملکرد بالای آلیاژ 4140 آن را به انتخابی مطمئن برای اجزای حیاتی در بسیاری از صنایع تبدیل کرده است.
