AISI/SAE 4140 razred je svestrana legura sa dobrom otpornošću na atmosfersku koroziju i razumnom čvrstoćom. Pokazuje dobre ukupne kombinacije čvrstoće, žilavosti, otpornosti na habanje i čvrstoće na zamor.
APLIKACIJE
Ova legura nalazi mnoge primjene kao otkovci za industriju zrakoplovstva i nafte i plina, zajedno s bezbroj primjena u automobilskoj, poljoprivrednoj i odbrambenoj industriji, tipične upotrebe su kovani zupčanici i osovine, vretena, učvršćenja, držači i obujmice.
KOVANJE
Kovanje ovog čelika treba izvoditi između 2200 i 1650 ºF (1200 i 900 ºC). Što je niža završna temperatura kovanja, to će biti finija veličina zrna. Ova legura u idealnom slučaju ne bi trebala biti kovana ispod 1650 ºF (900 ºC) i trebala bi se polako hladiti nakon kovanja.
TERMIČKU OBRADU
Toplinska obrada se provodi nakon vruće obrade kako bi se čelik učinio pogodnim za strojnu obradu i kako bi se zadovoljili rasponi mehaničkih svojstava specificirani za posebne primjene čelika.
ŽARENJE
Otkovci klase 4140 mogu se žariti prenošenjem dijelova direktno iz operacije kovanja u peć koja se održava na odgovarajućoj temperaturi, između 1450 i 1550 ºF (790 i 840 ºC), držeći odgovarajuće vrijeme, a zatim hlađenjem peći, formirajući konstrukcija pogodna za mašinsku obradu. Ovakav tretman se najbolje koristi za dijelove jednostavnih oblika. Ako će neka područja kovanja završiti mnogo hladnije od drugih, tada se neće dobiti uniformna struktura, u kom slučaju se može koristiti sferoidizirajuće žarenje na oko 1380 ºF (750 ºC). Sigurno je reći da će samo iskustvo odlučiti o najboljoj vrsti tretmana žarenja koji će se koristiti prije strojne obrade.
NORMALIZACIJA
Ovaj proces je definiran kao zagrijavanje čelika na temperaturu iznad raspona transformacije ferit u austenit, a zatim hlađenje na zraku do temperature znatno ispod ovog raspona transformacije. Ovaj tretman se može izvesti na kovanim proizvodima kao tretman za kondicioniranje prije završne toplinske obrade. Normalizacija također služi za pročišćavanje strukture otkovaka koji su se mogli neujednačeno ohladiti iz procesa kovanja. Nominalna temperatura normalizacije za 4140 razred je 1600 º F (870 º C), ali iskustvo u proizvodnji može zahtijevati temperaturu ili 50 º F (10 º C) iznad ili ispod ove brojke. U stvari, kada se otkovci normaliziraju prije, na primjer, karburizacije ili kaljenja i kaljenja, koristi se gornji raspon normalizirajućih temperatura. Kada je normalizacija završna termička obrada, koristi se niži temperaturni raspon.
KALJIVANJE
Ova termička obrada rezultira stvaranjem martenzita nakon gašenja, a samim tim i velikim povećanjem tvrdoće i vlačne čvrstoće zajedno sa određenim gubitkom duktilnosti. Čelik treba da bude austeniziran na 1500 do 1550 ºF (815 do 845 ºC), a stvarna temperatura je funkcija hemijskog sastava unutar dozvoljenog opsega, veličine preseka i metode hlađenja. Austenitizacija bi trebala osigurati da se svi mikro-komponenti u čeliku transformišu u austenit. Manji dijelovi od 4140 mogu se ugasiti u ulju, a teži dijelovi u vodi.
Kaljenje se vrši radi oslobađanja naprezanja iz procesa kaljenja, ali prvenstveno radi dobijanja potrebnih mehaničkih svojstava. Stvarna temperatura kaljenja će biti odabrana tako da zadovolji tražena svojstva i u mnogim slučajevima će biti stvar pokušaja i grešaka.
MACHINABILITY
Legura je lako obradiva. Jednostavni oblici mogu biti obrađeni nakon normalizirajućeg tretmana, dok će složeniji oblici zahtijevati žarenje. . Na nivou ugljika ovog razreda, struktura od grubog lamelarnog perlita do grubog sferoidita je normalno optimalna za obradivost
ZAVARIVOST
Ovaj tip ima dobru zavarljivost i može se zavariti bilo kojom komercijalnom metodom. Dijelove treba prethodno zagrijati prije zavarivanja na oko 1100 ºF (590 ºC) i osloboditi naprezanje nakon toga. Dijelove u očvrslom i kaljenom stanju ne treba zavarivati jer će to negativno utjecati na mehanička svojstva. Dijelove treba zavariti samo u žarenom stanju.
