4140是什么钢材

4140是一种合金结构钢，也被称作AISI 4140合金钢或ASTM4140钢材，其详细特点和应用如下：
一、化学成分
4140钢材主要由以下化学元素组成：
碳（C）：0.38%~0.43%
硅（Si）：0.15%~0.35%
锰（Mn）：0.75%~1.00%
磷（P）：最大0.035%
硫（S）：最大0.040%
铬（Cr）：0.80%~1.10%
钼（Mo）：0.15%~0.25%
这些合金元素使得4140钢材具有优异的机械性能。
二、机械性能
4140钢材的机械性能包括：
抗拉强度（σb）：≥1080MPa
屈服强度（σs）：≥930MPa
伸长率（δ5）：≥12%
断面收缩率（ψ）：≥45%
冲击功（Akv）：≥63J
冲击韧性值（αkv）：≥78J/cm²
这些性能指标显示了4140钢材的高强度和良好的韧性。
三、物理性能
4140钢材的物理性能包括：
密度（ρ）：约7850kg/m³
临界点温度（近似值）：Ac1=730℃、Ac3=800℃、Ms=310℃
线胀系数：随温度变化而变化，例如在20~100℃时为11.1×10^-6/K
弹性模量：随温度变化而变化，例如在20℃时为210000MPa
四、热处理和工艺性能
4140钢材具有良好的淬透性，可以通过热处理工艺（如淬火和回火）来获得所需的机械性能。其热处理规范包括：
退火：760±10℃退火，炉冷至400℃空冷，HB220~230。
正火：860±10℃正火，出炉空冷。
调质：淬火温度通常在840±10℃至860℃之间，回火温度根据需要的硬度进行调整，例如680~700℃回火可获得较低的硬度，而470℃或480℃回火则可获得较高的硬度。
此外，4140钢材还可以通过常规的机械加工方法进行加工，如铣削、车削和钻孔，并具有一定的焊接性，但焊接时需要采取适当的预热和后热处理措施以避免裂纹。
五、应用领域
由于其高强度、高韧性和良好的耐磨性，4140钢材被广泛应用于多个领域：
机械制造：用于制造要求强度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮等。
石油开采：用于2000米以下石油深井钻杆接头与打捞工具。
建筑与重型机械：用于制造受载荷极大的连杆、弹簧夹以及折弯机的模具等。
航空航天：用于制造飞机座椅和结构件等关键部件。
汽车工业：用于制造发动机曲轴、传动系统等关键零件。