AISI 4340 鋼級熱處理

更新時間：2022-01-18

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AISI 4340 鋼是一種中碳、低合金鋼，以其在較大截面中的韌性和強度而聞名。AISI 4340也是一種鎳鉻鉬鋼。4340 合金鋼通常在 930 – 1080 Mpa 的拉伸范圍內(nèi)進(jìn)行硬化和回火處理。預(yù)淬火和回火的 4340 鋼可以通過火焰或感應(yīng)淬火和氮化進(jìn)一步表面硬化。4340鋼在硬化狀態(tài)下具有良好的抗沖擊性和抗沖擊性以及耐磨性和耐磨性。AISI 4340 鋼在退火狀態(tài)下具有良好的延展性，可以彎曲或成型。我們的 4340 合金鋼也可以進(jìn)行熔焊和電阻焊。ASTM 4340 材料通常用于其他合金鋼不具備提供所需強度的淬透性的情況。對于高應(yīng)力零件。AISI 4340 合金鋼也可以通過所有常規(guī)方法進(jìn)行加工。

由于可用性，ASTM 4340 級鋼通常被歐洲標(biāo)準(zhǔn) 817M40/EN24 和 1.6511/36CrNiMo4 或日本 SNCM439 鋼取代。

AISI 4340 鋼材規(guī)格及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國家	美國	英國	英國	日本
標(biāo)準(zhǔn)	ASTM A29	EN 10250	BS 970	JIS G4103
成績	4340	36CrNiMo4/ 1.6511	EN24/817M40	SNCM 439/SNCM8

ASTM 4340 鋼和等效鋼化學(xué)成分

標(biāo)準(zhǔn)	年級	C	錳	磷	小號	硅	你	鉻	莫
ASTM A29	4340	0.38-0.43	0.60-0.80	0.035	0.040	0.15-0.35	1.65-2.00	0.70-0.90	0.20-0.30
EN 10250	36CrNiMo4/ 1.6511	0.32-0.40	0.50-0.80	0.035	0.035	≦0.40	0.90-1.20	0.90-1.2	0.15-0.30
BS 970	EN24/817M40	0.36-0.44	0.45-0.70	0.035	0.040	0.1-0.40	1.3-1.7	1.00-1.40	0.20-0.35
JIS G4103	SNCM 439/SNCM8	0.36-0.43	0.60-0.90	0.030	0.030	0.15-0.35	1.60-2.00	0.60-1.00	0.15-0.30

AISI 4340 合金鋼機械性能

機械性能（熱處理狀態(tài)）	狀況	標(biāo)尺截面 mm	抗拉強度 MPa	屈服強度 MPa	藝龍。 %	伊佐德沖擊 J	布氏硬度
	噸	250	850-1000	635	13	40	248-302
	噸	150	850-1000	665	13	54	248-302
	ü	100	930-1080	740	12	47	269-331

	五	63	1000-1150	835	12	47	293-352
	W	30	1080-1230	925	11	41	311-375
	X	30	1150-1300	1005	10	34	341-401

	是	30	1230-1380	1080	10	24	363-429
	Z	30	1555-	1125	5	10	444-

熱性能

特性	公制	帝國
熱膨脹系數(shù)（20°C/68°F，試樣油硬化，600°C (1110°F) 回火	12.3 µm/m°C	6.83 µin/in°F
導(dǎo)熱系數(shù)（典型鋼）	44.5 W/mK	309 BTU in/hr.ft2.°F

4340合金鋼的鍛造

首先預(yù)熱 4340 鋼，最高加熱到 1150°C – 1200°C 進(jìn)行鍛造，保持到整個截面溫度均勻。

不要在 850 °C 以下鍛造。4340 具有良好的鍛造特性，但在冷卻時必須小心，因為鋼容易開裂。在鍛造操作之后，工件應(yīng)盡可能緩慢地冷卻。建議在沙子或干石灰中冷卻等。

AISI 4340 鋼級熱處理

壓力緩解

對于預(yù)硬化鋼，應(yīng)力消除是通過將 4340 鋼加熱到 500 到 550°C 來實現(xiàn)的。加熱至 600 °C – 650 °C，保持至整個切片的溫度均勻，每 25 mm 切片浸泡 1 小時，然后在靜止空氣中冷卻。

退火

可以在 844°C (1550 F) 下進(jìn)行*退火，然后以不超過每小時 10°C (50 F) 的速度控制（爐）冷卻至 315°C (600 F)。從 315°C 到 600 F，它可以是空氣冷卻的。

回火

AISI 4340合金鋼在回火前應(yīng)處于熱處理或正火和熱處理狀態(tài)。回火溫度取決于所需的強度水平。對于 260 – 280 ksi 范圍內(nèi)的強度水平，在 232°C (450 F) 下回火。在 510°C (950 F) 下回火 125 – 200 ksi 范圍內(nèi)的強度。如果 4340 鋼在 220 – 260 ksi 強度范圍內(nèi)，則不要回火，因為回火會導(dǎo)致該強度水平的抗沖擊性下降。

由于回火脆性，應(yīng)盡可能避免在 250 °C – 450 °C 范圍內(nèi)進(jìn)行回火。

火焰或感應(yīng)淬火

如上所述，預(yù)硬化和回火的 4340 鋼棒或鋼板可以通過火焰或感應(yīng)淬火方法進(jìn)一步表面硬化，導(dǎo)致表面硬度超過 Rc 50。AISI 4340 鋼部件應(yīng)盡快加熱至奧氏體溫度范圍 (830 °C – 860 °C) 和所需的表面層深度，然后立即進(jìn)行油淬或水淬，具體取決于所需的硬度、工件尺寸/形狀和淬火布置。

淬火至手溫后，在 150°C – 200°C 回火將減少表殼的應(yīng)力，而對其硬度的影響最小。

必須首先去除所有脫碳表面材料以確保獲得最佳效果。

氮化

淬火和回火的 4340 合金鋼也可以氮化，使表面硬度高達(dá) Rc 60。加熱到 500°C – 530°C 并保持足夠的時間（10 到 60 小時）以形成表層深度。氮化后應(yīng)緩慢冷卻（不淬火）以減少變形問題。因此，氮化等級 4340 材料可以加工到接近最終尺寸，只留下很小的磨削余量。4340 鋼材料芯的抗拉強度通常不受影響，因為滲氮溫度范圍通常低于所采用的原始回火溫度。

可達(dá)到的表面硬度為 600 至 650HV。

可加工性

最好使用退火或正火和回火狀態(tài)的合金鋼 4340 進(jìn)行加工。它可以很容易地通過所有常規(guī)方法進(jìn)行加工，例如鋸切、車削、鉆孔等。然而，在 200 ksi 或更高的高強度條件下，可加工性僅為退火條件下合金的 25% 至 10%。

焊接

不建議在淬火和回火狀態(tài)（通常供應(yīng)）下焊接 4340 鋼，并且應(yīng)盡可能避免，因為存在淬裂的危險，因為機械性能會在焊接熱影響區(qū)內(nèi)發(fā)生變化。

如果必須進(jìn)行焊接，請預(yù)熱至 200 至 300°C 并在焊接時保持此溫度。在 550 至 650°C 焊接后立即消除應(yīng)力，然后進(jìn)行淬火和回火。

如果確實需要在淬火和回火條件下進(jìn)行焊接，則工件在立即冷卻至手溫后，應(yīng)盡可能在低于原始回火溫度 15°C 的溫度下消除應(yīng)力。

4340鋼的應(yīng)用

AISI 4340 鋼用于大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域，用于要求比 4140 鋼提供更高的拉伸/屈服強度的應(yīng)用。

一些典型的應(yīng)用例如：

飛機起落架
汽車，
石油和天然氣鉆探，
鍛造，
冷熱成型，
機械制造，
傳輸系統(tǒng)，如動力傳輸齒輪和軸。
一般工程行業(yè)和結(jié)構(gòu)用途應(yīng)用，例如：重型軸、齒輪、車軸、主軸、聯(lián)軸器、銷、卡盤、模具等。