4130 хром молибденовая сталь
Обновлено: 30.04.2024
Из-за своей высокой ударной вязкости и низкого удлинения сталь 4130 Cr-Mo широко используется в спортивном оборудовании, таком как образцы самолетов, рамы гоночных автомобилей, рамы стабилизатора, дюны, велосипеды и мотоциклы. Сварка вольфрамовой дугой (GTAW) позволяет легко сваривать сталь 4130 CrMo. Ниже приведены наиболее распространенные проблемы хромомолибденовых материалов 4130 с использованием аргонодуговой сварки. Конкретная ситуация должна быть оценена в соответствии с практическим применением.
В: Можно ли сваривать хромомолибденовый материал 4130 аргонодуговой сваркой?
A: Да, аргонодуговая сварка 4130 хромомолибденовых материалов используется в аэрокосмической области уже много лет. Как и во всех сварочных работах, аргонодуговая сварка требует разумных процедур и методов. Загрязнения и пятна на поверхности стальной трубы должны быть очищены средней наждачной бумагой и ацетоном, а заусенцы и угловые наконечники должны быть отполированы, чтобы улучшить поверхность сварки.
В: Нужен ли предварительный нагрев?
A: Детали тонкостенной трубы (толщиной менее 0,12 дюйма или 3 мм) обычно не требуют температуры предварительного нагрева около 149-204 ℃ для достижения желаемого эффекта. Но перед сваркой сама стальная труба не должна быть ниже чем комнатная температура около 21 ℃。
Вопрос: какой провод следует использовать?
О: Существует много вариантов сварочной проволоки, но идеальным является er80s-d2, прочность сварки которого в основном близка к прочности самого материала 4130. Er70s-2 также может быть рассмотрен, с немного более слабой интенсивностью, но лучшей пластичностью. Однако благодаря разумной конструкции конструкции (например, добавлению арматурных стержней или опорных труб) многоточечная опора и более длинные сварные швы могут компенсировать недостаточную прочность самой проволоки.
Q ： Почему сварочная проволока из 4130 не рекомендуется?
О: Провод 4130 обычно используется для заготовки, которая подвергнется термообработке на заднем проходе. Из-за его высокой твердости и плохой пластичности, он не рекомендуется для использования в спортивном оборудовании, таком как самолеты, гоночные рамы и кувыркающиеся рамы. Некоторые сварщики используют проволоку из аустенитной нержавеющей стали для сварки 4130 стальных труб, таких как сварочная проволока из нержавеющей стали 310 и 312. Другие марки нержавеющей стали могут вызвать растрескивание, а сварочная проволока из нержавеющей стали обычно дороже.
Q ： Нужно ли подвергать термическую обработку стальной трубе 4130, чтобы снять напряжение после сварки?
A: Как правило, тонкостенную трубу не нужно снимать напряжение, и материал с толщиной стенки более 0,12 дюйма или 3 мм лучше всего проводить термическую обработку после сварки. Оптимальная температура для обработки фитинга составляет 593 ℃. Для обогрева можно использовать нейтральное пламя из кислорода и ацетилена, которое необходимо перемещать, чтобы избежать локального перегрева.
Q ： Нужна ли газовая защита для сварки материала?
Ответ: Как правило, нет необходимости в сварке защитного газового экрана, хотя некоторые сварщики делают это, защитный газовый экран не вреден для сварки, а для некоторых сварных швов это улучшит качество сварки валика.
В: Может ли сварная заготовка быть закаленной?
A: Нет, быстрое закалка сварочных деталей может вызвать много проблем, таких как трещины или ламинарные разрывы. Убедитесь, что заготовка охлаждается естественным путем.
Так что означает это число 4130?
Многие из тех, кто читает описания к деталям, нередко задавались вопросом: «Что это за хромомолибден такой? Sanko Cr-mo? Японские трубы? 4130? 4140? а ещё и 100%? А сколько процентов у меня? Чиво вообще это?… Oo» Спешим вас успокоить. Под всеми этими модными названиями кроется сплав, в котором более 95% нашего родного железа (Fe). Простое железо.
Но простое железо дает всего лишь 10% прочности этого сплава. Выходит — не все так просто. Значит, эти 5% «не железа» составляют 90% прочности сплава.(с)Кэп. В сегодняшнем выпуске мы и поговорим об этих 5%, из-за которых простое железо становиться: Cr-mo 4130/Cr-mo 4140/Sanko
Чтобы не забивать ясные головы химической лабудой, проведем аналогию между сплавом и …. чаем.)) Ну просто я заварил себе чаю и решил не выдумывать пример, а взял первый подручный.
Вы кладете чайный пакетик в кружку, заливаете кипятком, добавляете сахар и перемешиваете. В этот момент начинает происходить диффузия — взаимопроникновение между молекулами заварки, чая и сахара. У вас в чашке все ещё 99% воды, но вкус уже намного приятней чем у простой воды. Почти тоже самое происходит и с нашим 4130 сплавом. Примеси металлов, таких как хром и молибден (и другие элементы), смешиваются с железом.
ВАЖНО: Это не простое смешивание, как в случае с чаем.
Советую налить чаю)
Все металлы имеют кристаллические решетки. Железо из нашей трубы, то самое, которого более 95%, состоит из маленьких кристаллов, соединенных вместе. Связь между ними очень сильная, но недостаточно сильная чтобы не подвергаться изменению, как например у алмаза. Поэтому кусок простого дешевого железа можно с легкостью погнуть или расплющить, ударив молотком.
Сталь же — это сплав железа с углеродом (и другими элементами), где углерода не более 2.14%. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость. И если вы ударите по стали, то она не так сильно повредиться как тот кусок простого железа.
Человек производит сталь уже очень давно и уже «собаку съел» на микшировании железа и углерода. Меняя пропорции, добавляя разные примеси можно сделать крутой сплав, подняв простое железо на новый уровень. Так получаются легированные стали, а наш 4130 как раз попадает в семейство легированных. Все эти «легированные» элементы заполняют большие расстояния в кристаллической решетке железа маленькими кристаллами хрома и молибдена, а самые маленькие расстояния заполняет углерод. Чем меньше пробелов будет в решетке, тем сильней окажется сплав. Кстати, повышенная твёрдость и вязкость японских мечей с возможностью обеспечить остроту кромки возможно объясняется наличием в стали молибдена.
Но чтобы сделать легированную сталь… недостаточно просто аккуратно поместить все элементы в чан и перемешать. Все элементы, которые используются в сплаве, добываются из под земли, а некоторые получаются из переплавки старых, гниющих тачек и все они «грязные».
Вернувшись к нашей чайной аналогии, представим. Вы захотели слегка размягчить сухарь в чашке с чаем, но как бы вы не старались, какие то «микро-куски сухаря» 100 пудово попадут к вам в чай, а если вы и вовсе засмотрелись в телевизор, то чай придется вылить. Но не в этом суть. Суть в том, что наш сплав, как и наш чай с крошками, постоянно имеет % каких либо загрязнений, например Сера и Фосфор частенько попадают туда. Сера и Фосфор считаются вредными примесями. Сера вызывает красноломкость, хрупкость при высоких температурах, уменьшает коррозионную стойкость. Фосфор увеличивает хрупкость и хладноломкость стали, т. е. хрупкость при обычных температурах. Однако в определенных дозах они необходимы для получения специальных свойств стали. И как % Углерода, который укрепляет наш сплав, так эти % грязных примесей — его губят, а процесс избавления от них является очень сложным и дорогостоящим!
Отсюда и вытекает цена рамы, которая сделана, например, из True Temper Cr-mo в U.S.A., но об этом — немного позже.
Выходит, чаще всего трубы для качественных рам делаются из хромомолибдена 4130 .
Так что означает это число 4130?
4130 это кодировка American Iron & Steel Institute и определяет она примерный состав стали. «41″ в названии означает, что низколегированная сталь в составе сплава содержит 1% хрома и 0.2% молибдена, отсюда и прозвище - Cromoly (Хромомолибден). В свою очередь, «30″ означает, что содержание углерода — 0.3%. Кроме того, должно быть около 0,2% — 0,5 % кремния, 0,5%-1,0% марганца, а также по 0,1% каждого из дюжины других элементов, присутствие которых является неизбежным, а в некоторых случаях преднамеренным. Остальными 97%-98% сплава является железо (Fe).
В 4140 больше углерода чем в 4130, поэтому в последнее время такие запчасти как пеги стали делать именно из него.
Но одного качественного сплава недостаточно, чтобы сделать качественную трубу. Дешевые трубы для байка делаются из листового материала — просто скручиваются и свариваются по всей длине. Самые качественные же делаются из цельных кованных болванок или другими процессами, которые делают их условно-бесшовными. Мы также можем изменять свойства материала при помощи закалки и отпуска и после дорогостоящего производства и обработки сплавы превращаются в Reynolds (England), Columbus (Italy), Tange (Japan), Sanko (Japan), True Temper (US)
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение.
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе.
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней.
4130 хром молибденовая сталь
SERP CREW запись закреплена
ЧТО ТАКОЕ 4130 ХРОМОЛЬ И ТЕРМООБРАБОТКА
Вам интересно, что такое хромоль 4130 и как работает термообработка? Вы находитесь в правильном месте. Давай поговорим об этом…
Прошлой ночью, по тем или иным причинам, мне в голову пришло несколько вопросов, которые заставили меня подумать, что, возможно, есть много райдеров, которые только что вошли в BMX и могут быть любопытными. Что такое хромоль 4130, что такое термическая обработка и почему BMX использует оба этих продукта? Одна из тех вещей, о которых знают многие райдеры, но действительно ли они полностью понимают, что означают эти две вещи и почему мы используем их в отрасли. Итак, если вам интересно . Давайте немного поговорим об этом!
Для начала, мы ни в коем случае не являемся экспертами, и большая часть этой информации взята из исследований, которые мы нашли в Интернете. Пожалуйста, дайте нам знать, если есть какие-либо ошибки или информацию, которую мы пропустили в комментариях!
4130 Chromoly - это одна из тех вещей, с которыми ассоциациируется большинство BMX запчастей, потому что из этого материала сделана большая часть вашего велосипеда от рамы до вилки, стержней и шатунов. Но что именно означает «4130»? Это на самом деле имеет научное значение, и номер был присвоен Американским институтом железа и стали по определенной причине. Хромоль 4130 - это легированная сталь, которая состоит из двух частей - отсюда и слово «сплав», которое означает металл, изготовленный путем объединения двух или более металлических элементов, особенно для придания большей прочности или устойчивости к коррозии. Эти две части - это хром и молибден.
Хром определяется как химический элемент с атомным номером 24, твердый белый металл, используемый в нержавеющей стали и других сплавах.
Молибден определяется как химический элемент с атомным номером 42, хрупкий серебристо-серый металл переходного ряда, используемый в некоторых легированных сталях.
Число 41 обозначает низколегированную сталь, которая содержит эти два материала. 30 указывает, что материал имеет содержание углерода 0,3%. Таким образом, в длинной форме 4130 означает легированную сталь с хромом и молибденом, содержание углерода в которой составляет 0,3%.
Одна вещь, которую следует упомянуть о слове «сплав» - это более широкий термин, объясняющий, что металлический материал состоит из двух частей. Например, вы можете найти алюминиевый сплав в некоторых частях вашего велосипеда.
Итак, почему мы используем 4130 хромоль вместо чего-то другого? Хромолий намного прочнее, чем традиционная сталь 1020, и имеет более высокое отношение прочности к весу и высокую прочность на растяжение, что означает, что мы можем использовать меньше материала и получить продукт, который может противостоять злоупотреблению, которое BMX приносит без разрушения (легко). Когда дело доходит до дизайна продукта, задействовано много факторов, и некоторые из наиболее важных факторов - это вес, прочность и стоимость. 4130 - это материал, который предлагает высокую прочность без чрезмерного веса и ценника. 4130 также является материалом, который легко формуется и сваривается. Для такого проекта, как набор стержней, который требует изгиба трубки и сварки, с ним легко работать, и при правильной работе он не теряет слишком много своей прочности. Очевидно, что изгиб и сварка повлияют на общую прочность, поэтому вы увидите разрывы на изгибах и сварных швах по сравнению с серединой трубы.
Термическая обработка - это термин, который очень часто идет в ногу с 4130 хромолем в BMX. Что такое термообработка? Это процесс, в котором к хромолизу применяется экстремальный нагрев и / или охлаждение, чтобы изменить его свойства, которые могут изменить твердость, прочность, ударную вязкость, пластичность и эластичность материала. Например, когда набор стержней подвергается термообработке, трубку обрезают, сгибают и затем приваривают. После того, как эти три шага применены к материалу, он может вызвать ослабление хромоля в результате воздействия на него напряжений. Применяется термообработка, и свойства в сплаве изменяются, что может привести к выравниванию различных деталей, создавая более прочную связь, которая затем делает материал более прочным по всему телу и способен выдерживать более высокие допуски от ударов и нагрузок, возникающих на нем от езды. В BMX существует множество названий и форм термообработки, таких как 41-Thermal, Otyssey, 420 Mutiny, Baked, S & M, 4Q Baked, Subrosa Deathproof и Wethepeople's Full-Liquid. Все используют тепло, чтобы манипулировать материалом, чтобы увеличить его общую прочность. Процесс у Wethepeople немного отличается, потому что они фактически опускают материал в горячую ванну, чтобы обеспечить нагревание трубки со всех сторон, другие для термообработки используют печь, которая нагревается снаружи.
Термообработка - это процесс, который также увеличивает общую стоимость продукта, поскольку является дополнительным этапом производственного процесса. Как правило, вы найдете вилки, стержни и мелкие детали, полностью подвергнутые термообработке, при этом только несколько узлов будут полностью обработаны.
Недостатком термообработки является то, что металл с большей вероятностью может сломаться, чем прогнуться. Так, например, для ряда рулей, когда вы совершаете жесткое приземление, ваши рули с большей вероятностью сломаются, чем согнутся из-за термообработки. Нельзя сказать, что это сделает рули более хрупкими, просто это более вероятно после тормообработки. Сравнивая их, вы с большей вероятностью согнете набор необработанных трубы, чем сломаете пару термически обработанных труб.
Термообработка - очень интересная и глубокая тема, о которой мы кратко поговорим. Если вы любопытны и хотели бы узнать больше, посетите страницу Википедии о термообработке, чтобы получить очень подробное объяснение того, как этот процесс работает и взаимодействует с различными материалами.
Итак, сказав это, мы надеемся, что вы немного узнали о том, что такое хромоль 4130 и что такое термообработка. Мы ни в коем случае не являемся экспертами в этом вопросе, и мы определенно только коснулись кончика айсберга того, что можно обсуждать, поэтому мы хотим, чтобы в комментариях было какое-то обсуждение. Если у вас есть вопрос или еще несколько моментов, которые мы пропустили, просто напишите в комментариях!
Вторая статья из цикла "К вопросу о холодном железе в рамостроении". Она рассказывает о материалах и комплектах труб, применяемых для производства стальных велосипедных рам.
Вторая статья из цикла "К вопросу о холодном железе в рамостроении". Первая статья цикла.
Автор: Максютин Сергей
Все нижеизложенное является результатом моей обработки общедоступных через Internet сведений, отражает мое понимание вопроса и не претендует на абсолютную истину. Дополнения, возражения и поправки приветствуются. Электронный адрес для переписки: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. .
В этом разделе мы приведем некоторый обзор используемых в настоящее время в производстве велосипедных рам стальных сплавов.
1. Углеродистые стали
Самый простой вариант, с которым можно столкнутся при рассмотрении стальных рам - простые углеродистые стали. Это так называемые Hi-Ten стали. Применяемая на западе маркировка стальных сплавов разработана Обществом автомобильных инженеров и Американским институтом железа и стали. Согласно ей, для маркировки используется четыре цифры. Первая определяет тип сплава. Для углеродной стали - 1, с добавлением никеля - 2, никеля и хрома - 3, никеля, хрома и молибдена - 4, и т.д. Вторая цифра имеет различное значение, в зависимости от сплава. Последние две обозначают количество углерода в сплаве в сотых долях процента. Для углеродистых сталей первые две цифры всегда имеют значение "10" . Наиболее популярные сплавы, применяемые при производстве велосипедных рам - 1010, 1020, 1030, 1040. Соответственно, содержание углерода в этих сплавах составляет 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4%. Более редко используются 1018, 1028 и некоторые другие. Чем больше углерода в сплаве, тем тверже и прочнее сталь (больше предел прочности и упругости). Однако увеличение количества углерода делает сталь хрупкой (что особенно критично в случае швов). Поэтому 0,5% содержания углерода в стали, по-видимому, предельное значение для ее применения в качестве материала для изготовления рам. Для примера, в таблице приведены значения пределов прочности и упругости для наиболее распространенных углеродистых сталей.
Также надо отметить, что после закалки предел прочности стальных сплавов повышается. Однако в закаленном виде в производстве дешевых рам такую сталь не используют (это сделало бы процесс более дорогим), поэтому пределы прочности и упругости не достигают максимально возможных значений.
Углеродистая сталь - дешевый материал, поэтому часто именно его используют при производстве дешевых велосипедов нижнего ценового диапазона. Соответственно, когда цель - удешевление продукции, ни о какой усложненной обработке труб и речи не идет. В результате трубы из углеродистой стали получают намоткой стальных листов на болванку с последующей сваркой. Намотка линейная (получится один шов вдоль трубы) или спиральная (шов спиральный). Баттинга (переменной толщины стенок) не бывает. Также довольно редко встречаются трубы с некруглым поперечным сечением. Видимо, для придания более "агрессивного" внешнего вида трубы из углеродистой стали могут быть "oversized" размера. Из качественных характеристик это ни к чему, кроме увеличения веса, не приведет. Жесткости труб обычного диаметра должно быть вполне достаточно (жесткость не зависит от типа сплава), а получить "эффект пивной банки" не дадут малые значения пределов прочности и упругости - у таких труб не удастся сделать тонких стенок. Соответственно, в результате мы получим тяжелую и не слишком прочную раму.
Следует добавить, что поскольку рамы, сделанные из таких труб, предназначены для нижнего сегмента рынка и их основными потребителями становятся начинающие велосипедисты, для которых материал рамы обычно не играет особой роли, мало кто из производителей точно указывает сплав, из которого изготовлена рама, чаще всего ограничиваясь безликой наклейкой "hi-ten steel". Тем большее уважение вызывают производители, которые даже для таких простых и дешевых рам точно указывают сплав, из которого они изготовлены. В качестве примера можно привести компанию Jamis, которая и под своей торговой маркой, и под торговой маркой "Cignal" выпускала рамы из углеродистой стали 1040, и проявляла уважение к своим покупателям, указывая это.
2. "Обычный" хромомолибден
Легированные стали, также известные под жаргонным названием "хромомолибденовые", шагнули на велосипедную арену на границе первой и второй четвертей 20 века и сразу же начали свое победоносное шествие по миру велосипедного спорта. С начала 50-х по середину 80-х годов негласным стандартом в профессиональном велоспорте были рамы из баттированных бесшовных труб из легированных хромомолибденовых сталей, характерным примером которых может служить Reynolds-531. Однако чаще всего, когда не указывается конкретный набор труб (tubeset), это означает, что используется так называемая 4130 сталь.
Как и у других сталей, свойства 4130 стали сильно зависят от способа последующей термической обработки. Так, предел прочности закаленной стали 4130 может достигать 1200 МН/м 2 (но при этом она также становится достаточно хрупкой).
Температурная обработка проводится после сварки рамы. Если после сварки не проводится закалка хромомолибденовых рам, то стыки труб, которые нагревались при сварке, оказываются отожженными ("отпущенными"). Поэтому рамы, изготовленные из закаленных труб и не подвергаемые закалке после сварки, оказываются существенно слабее, чем могли бы быть. Еще один вариант получить качественную раму и избежать отпуска закаленных хромомолибденовых - пайка рам на узлах. Об этом и других методах изготовления рам поговорим далее.
3. "Фирменный" хромомолибден
В мире существует несколько фирм, основное занятие которых - производство труб специально для велосипедных рам. Их названия широко известны, они дорожат своей репутацией и, если вы приобретаете раму, изготовленную из труб такого производителя, качество, как правило, "на высоте". Известны случаи подделки труб известных производителей (в частности, автору встречалось упоминание о поддельных Reynolds-531 трубах).
Среди фирм-производителей качественных труб из стальных сплавов можно назвать Tange (Япония), Columbus и Dedacciai (Италия), True Temper (США), Reynolds (Англия). Следует также отметить, что Tange значительно сдала свои позиции, и - теперь, скорее всего, можно встретить лишь бывшую в употреблении раму из труб ее производства. Остальные фирмы образуют "большую четверку" на рынке специализированных стальных труб для велосипедов. Вопрос выбора конкретной фирмы - скорее религиозный. Каждая из перечисленных в списке фирм выпускает отличные трубы и имеет своих "поклонников".
Перед дальнейшим рассмотрением наборов труб полезны некоторые дополнения. Поскольку здесь мы имеем дело не с бюджетной продукцией - производители применяют весьма широкий спектр решений, обеспечивающих получение требуемых свойств труб. Среди них:
1. Сложные поперечные профили труб. Для примера, ниже на рисунке приведены некоторые профили, используемые фирмой Columbus.
2. Баттинг - переменная толщина стенок труб. На концах, в областях соединения с соседними трубами - стенки толще, посередине - тоньше. Это позволяет сделать трубы легче без потери прочности рамы. Впервые баттинг появился в велосипедных трубах еще в 1903 г. (разработка фирмы Reynolds). Для примера на следующем рисунке приведем продольное сечение трубы с двойным баттингом (фирма Dedacciai):
Справа участок с утолщенными стенками имеет значительно большую длину (100 мм против 35 слева), что дает возможность отрезать трубу справа по требуемому размеру (например для рам малых ростовок). Видно, что трубы рам больших ростовок с одной из сторон имеют избыточную длину небаттированного участка - следовательно, имеется некоторый "нежелательный довесок".
3. Закалка труб. Еще в 70-х годах 20-го века фирма Reynolds разработала улучшенный набор труб Reynolds-753. На 40% прочнее 531, он позволил появится на сцене велосипедного спорта более легким и прочным рамам. Фирмы-конкуренты также включили в свой ассортимент подобные наборы труб. Сложность заключалась лишь в том, что при сварке трубы "отпускались" и теряли свои выдающиеся свойства. Тем не менее при сборке рам на узлах с использованием низкотемпературных припоев на основе серебра все свойства новых труб сохранялись, что позволяло создавать замечательные по своим свойствам рамы.
4. Air-hardening стали. Это название соответствует новому поколению сталей, пригодных для сварки. В этой области выделились два производителя - Reynolds, со своими наборами труб 631, 853 и 953; и True Temper, с наборами OX Gold и OX Platinum. Если температура (например при сварке) превышает порог около 870°С, то в результате air-hardening процесса области, подвергшиеся нагреву, становятся тверже и прочнее, чем не нагревавшиеся. Это позволяет air-hardening сталям быть пригодными для изготовления рам методами сварки и пайки припоями на основе латуни. Как результат, удается достичь уменьшения веса и увеличения прочности относительно ранее использованных сплавов независимо от метода изготовления рам.
Теперь приведем сводную таблицу наиболее распространенных наборов стальных труб четырех ведущих производителей:
Некоторая проблема о сварке 4130 хромомолибденовой стали
Читайте также: