AISI 4140 عبارة عن فولاذ متعدد الاستخدامات من سبائك الكروم والموليبدينوم المنخفضة يتميز بقوة إجهاد عالية ومقاومة للتآكل وصلابة ممتازة للصدمات. وهو معيار الصناعة للمكونات التي تتطلب مستويات صلابة متفاوتة، حيث يستجيب بشكل استثنائي للمعالجة الحرارية. بالنسبة لمسؤولي المشتريات والمهندسين، فإن أهم ما يمكن استخلاصه هو سبائك MWalloys توفر هذه المادة بأسعار 100% مباشرةً من المصنع، مما يلغي هوامش الربح للموزعين مع توفير تخصيص دقيق للأبعاد غير موجود في قوائم المخزون القياسية. سواءً كنت تحتاج إلى ظروف التصلب المسبق (PH) أو حالات التلدين للتشغيل الآلي، يظل 4140 الخيار الأفضل لمحاور السيارات، وأطواق حفر النفط والغاز، وتروس الآلات الثقيلة.
ما هي سبائك الصلب AISI 4140؟
الفولاذ AISI 4140 (UNS G41400) هو فولاذ متوسط الكربون منخفض السبائك يحتوي على الكروم والموليبدينوم. يندرج ضمن عائلة الفولاذ “الكرومولي” الذي غالباً ما يتم تحديده حيثما كان مطلوباً الجمع بين قوة الشد والصلابة إلى جانب القدرة على التصلب العميق مع دورات التبريد والتلطيف المناسبة. تشمل ظروف التوريد الشائعة القضبان والألواح والمطروقات المدرفلة على الساخن والمطابقة والمصلبة والمبردة والمبردة والمبردة من خلال التصلب. وتتمثل التطبيقات الصناعية النموذجية في المحاور وأعمدة الكرنك وقضبان المكبس الهيدروليكي ومكونات الأدوات والتروس وأجزاء الآلات الثقيلة.
تعريف AISI 4140: التركيب الكيميائي والمعادن
التسمية "4140" ليست اعتباطية. فبموجب نظام التسمية AISI/SAE، يشير الرقم "41" إلى فولاذ منخفض السبائك يحتوي على الكروم والموليبدينوم، بينما يمثل الرقم "40" محتوى الكربون الاسمي 0.40%. تخلق هذه الكيمياء المحددة مادة توازن بين الليونة والقوة، مما يحل مشاكل الهشاشة التي غالبًا ما توجد في الفولاذ العادي عالي الكربون.
إذا كان مشروعك يتطلب سبيكة فولاذ 4140، اتصل ب MWalloys للحصول على عرض أسعار مجاني.
ويفضل المهندسون هذه الدرجة لأن محتوى الموليبدينوم يمنع هشاشة المزاج، وهو نمط فشل شائع في أنواع الفولاذ المقوى الأخرى. فيما يلي التركيبة الكيميائية الدقيقة التي تلتزم بها سبائك MWalloys أثناء عملية الصهر والتكرير.
الجدول 1: التركيب الكيميائي ل AISI 4140 (معايير ASTM A29)
| العنصر | الرمز | الحد الأدنى % | الحد الأقصى % | الوظيفة في المصفوفة |
| الكربون | C | 0.38 | 0.43 | عامل التصلب الأساسي؛ يحدد قوة الخضوع. |
| الكروم | كر | 0.80 | 1.10 | يعزز مقاومة التآكل والصلابة. |
| الموليبدينوم | مو | 0.15 | 0.25 | يزيد من قوة الزحف ويمنع الهشاشة. |
| المنجنيز | من | 0.75 | 1.00 | يحسّن قابلية التشغيل وقوة الشد. |
| السيليكون | سي | 0.15 | 0.35 | مزيل الأكسدة؛ يزيد من القوة/الصلابة. |
| الفوسفور | P | - | 0.035 | تُحفظ منخفضة لمنع التشقق الدقيق. |
| الكبريت | S | - | 0.040 | تُحفظ منخفضة لضمان صلابة الصدمات. |
ملحوظة: يمكن لسبائك MWalloys التحكم الصارم في محتوى الكبريت إلى <0.005% لمتطلبات "الفولاذ النظيف" المستخدم في تطبيقات الفضاء أو تطبيقات الإجهاد العالي الإجهاد.
الخواص الميكانيكية والفيزيائية: ورقة البيانات
يتطلب فهم قدرات 4140 تحليل سلوكه تحت الضغط. تُظهر هذه المادة مزيجًا فريدًا من الخصائص التي تتغير بشكل كبير اعتمادًا على حالة المعالجة الحرارية (الملدنة مقابل المخففة والمبردة).
الخصائص الفيزيائية
وتظل هذه الثوابت مستقرة نسبيًا بغض النظر عن المعالجة الحرارية وهي ضرورية لحساب الوزن والديناميكيات الحرارية في التصميمات الهندسية.
الجدول 2: الثوابت الفيزيائية
| الممتلكات | القيمة المترية | القيمة الإمبراطورية |
| الكثافة | 7.85 جم/سم مكعب | 0.284 رطل/بوصة³ |
| نقطة الانصهار | 1416°C | 2580°F |
| التوصيل الحراري | 42.6 وات/م-ك | 295 وحدة حرارية حرارية بريطانية/قدم²-فهرنهايت |
| الحرارة النوعية | 473 جول/كجم-كجم-ك | 0.113 وحدة حرارية بريطانية/رطل-فهرنهايت |
| معامل المرونة | 205 جيجا باسكال | 29,700 كسي |
الخواص الميكانيكية (الحالة T - مروي ومقوّى)
تمثل القيم الواردة أدناه النتائج النموذجية لقضيب دائري بقطر 1 بوصة مروي بالزيت عند درجة حرارة 845 درجة مئوية (1550 درجة فهرنهايت) ومخفف عند درجة حرارة 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت).
الجدول 3: بيانات الأداء الميكانيكي
| الممتلكات | متري | إمبراطوري | تحليل الأداء |
| قوة الشد | 1020 ميجا باسكال | 148,000 رطل لكل بوصة مربعة | مقاومة عالية للتفكيك. |
| قوة المردود | 850 ميجا باسكال | 123,000 رطل لكل بوصة مربعة | قدرة تحميل ممتازة قبل التشوه. |
| الاستطالة عند الاستراحة | 17.0% | 17.0% | ليونة كافية لتجنب الفشل الكارثي المفاجئ. |
| تقليل المساحة | 45.0% | 45.0% | يشير إلى مرونة جيدة. |
| الصلابة (برينل) | 290 - 310 HB 290 - 310 HB | - | توازن مثالي للتشغيل الآلي ومقاومة التآكل. |
| الصلابة (روكويل C) | 30 - 32 درجة حرارة عالية الحرارة | - | حالة التوريد قبل التصلب القياسية. |
البصيرة الهندسية: بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة أعلى للتآكل السطحي، توصي MWalloys بالنترة، والتي يمكن أن ترفع صلابة السطح إلى 60 HRC مع الحفاظ على صلابة القلب.
المعادلات العالمية والمعايير المرجعية المتقاطعة
في سلسلة التوريد المعولمة، قد تواجه تسميات مختلفة لنفس المادة. في حين أن الكيمياء متطابقة تقريبًا، توجد اختلافات طفيفة في الشوائب المسموح بها بين المعايير. تقوم MWalloys باعتماد المواد لتلبية معايير متعددة في وقت واحد لتسهيل عملية الشراء الدولي.
الجدول 4: الدرجات المعادلة الدولية
| المنطقة/المعيار | تعيين الدرجة | الاختلافات الرئيسية |
| الولايات المتحدة الأمريكية (AISI/SAE) | 4140 | معيار خط الأساس. |
| ألمانيا (DIN/EN) | 42CrMo4 (1.7225) | ضوابط كبريت أكثر صرامة قليلاً في بعض المتغيرات. |
| اليابان (JIS) | SCM440 | غالباً ما يسمح بارتفاع المنجنيز قليلاً. |
| الصين (GB) | 42CrMo | توأم افتراضي لـ 4140؛ متاح على نطاق واسع من MWalloys. |
| المملكة المتحدة (BS) | 708m40/708m40 / 709m40 | تسمية قديمة، لا تزال تُستخدم في المطبوعات القديمة. |
| الأيزو | 42CrMo4 | المعيار الدولي الموحد. |
نصيحة المشتريات: عند طلب "42CrMo4" لمشروع محدد على أنه "AISI 4140"، عادةً لا يلزم عادةً أي انحراف هندسي. ومع ذلك، اطلب دائمًا شهادات اختبار المطحنة (MTC) للتحقق من تطابق النطاقات الكيميائية المحددة مع متطلبات الطباعة الخاصة بك.
الدليل الشامل للمعالجة الحرارية
تكمن القيمة الحقيقية للصلب AISI 4140 في استجابته للمعالجة الحرارية. فهو يعتبر من الفولاذ المتصلب بالزيت. يتم تجنب التبريد بالماء بشكل عام بسبب خطر التشقق الناتج عن التبريد.
التزوير
-
درجة الحرارة: يُسخّن ببطء حتى 1150 درجة مئوية (2100 درجة فهرنهايت).
-
العملية: لا تصهر تحت 850 درجة مئوية (1560 درجة فهرنهايت).
-
التبريد: يُبرد ببطء في الرمل أو الجير لمنع حدوث صدمة حرارية.
التلدين (التليين للتشغيل الآلي)
إذا كان الفولاذ شديد الصلابة في الحفر أو الدوران، فإن التلدين يعيد ضبط الهيكل.
-
الحرارة: 840 درجة مئوية - 855 درجة مئوية (1550 درجة فهرنهايت - 1575 درجة فهرنهايت).
-
رائع: يتم تبريد الفرن بمعدل 11 درجة مئوية في الساعة خاضع للتحكم حتى 650 درجة مئوية، ثم يتم تبريده بالهواء.
-
النتيجة: تنخفض الصلابة إلى 197 HB تقريبًا.
التطبيع
تُستخدم لتنقية بنية الحبيبات بعد التشكيل.
-
الحرارة: 870 درجة مئوية - 900 درجة مئوية (1600 درجة فهرنهايت - 1650 درجة فهرنهايت).
-
رائع: هواء ساكن.
التصلب (التسقية)
-
الحرارة: 845 درجة مئوية - 870 درجة مئوية (1550 درجة فهرنهايت - 1600 درجة فهرنهايت).
-
وسيط الإخماد: الزيت (تُستخدم مواد التبريد بالبوليمر أيضًا في المنشآت الحديثة مثل MWalloys للتحكم في معدلات التبريد).
-
ملاحظة: يؤدي التسقية إلى تكوين بنية مارتينسيتية شديدة الصلابة ولكنها هشة.
التقسية (الخطوة الحرجة)
إعادة تسخين الفولاذ المروي لمبادلة بعض الصلابة بالصلابة.
-
205 درجة مئوية (400 درجة فهرنهايت): صلابة عالية (~ 52 HRC)، تستخدم لأدوات القطع.
-
315 درجة مئوية (600 درجة فهرنهايت): ~47 HRC، زنبرك عالي القوة.
-
540 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت): ~32 HRC، محاور للخدمة الشاقة (الحالة القياسية).
-
650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت): ~28 HRC، صلابة قصوى.
قابلية التصنيع الآلي وخصائص التصنيع
التصنيع الآلي
في حالة التلدين، يتميز AISI 4140 في حالة التلدين بقابلية تشغيل آلي تبلغ 66% مقارنةً بالفولاذ B1112 (خط الأساس 100%). يتم صقله بسلاسة مع تشطيب سطح جيد. ومع ذلك، في حالة التصلب المسبق (28-32 HRC)، يتطلب التصنيع الآلي إعدادات صلبة وأدوات كربيد.
-
سائل التبريد: ضروري للحالات المتصلبة.
-
التغذية/السرعات: قم بتقليل السرعة بمقدار 20% إذا كنت تقوم بالتشغيل الآلي للمخزون المقوى مسبقًا.
اللحام
يمثل لحام 4140 تحديًا بسبب صلابته العالية. فهو عرضة للتشقق البارد (التشقق الهيدروجيني) في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
-
سخن مسبقًا: ضروري. قم بتسخين الجزء إلى 200 - 300 درجة مئوية قبل ضرب القوس.
-
مادة الحشو: أقطاب كهربائية منخفضة الهيدروجين (E7018 أو E8018).
-
المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT): يُعد تخفيف الضغط عند درجة حرارة 550 درجة مئوية - 600 درجة مئوية إلزاميًا لمنع تعطل الخدمة.
-
ملاحظة: لا تلحم أبدًا 4140 في حالة الصلابة إذا كنت تنوي الحفاظ على تلك الصلابة، حيث أن اللحام سوف يفسد المعالجة الحرارية في منطقة الخطر الوعائي.
تحليل سوق السبائك المعدنية: مقارنة الأسعار العالمية
يعد التسعير أحد أكثر المجالات غموضًا في شراء الصلب. تتقلب التكاليف بناءً على الرسوم الإضافية للنيكل/الموليبدينوم، وتوافر خردة الصلب، وتكاليف الطاقة.
بصفتك 100% مباشرة من المصنع 100% تتخطى شركة MWalloys مستويات سلسلة التوريد التقليدية (المصنع -> حامل المخزون -> الموزع -> المستخدم النهائي). يوضح الجدول أدناه ميزة تكلفة التوريد مباشرةً من منشآتنا مقارنةً بمتوسط أسعار السوق في المناطق الرئيسية.
الجدول 5: الأسعار المقارنة التقديرية (دولار أمريكي/طن) - تحليل عام 2026
| المواصفات | الصين (مصنع MWalloys Factory) | الولايات المتحدة الأمريكية (موزع محلي) | الهند (تصدير المطاحن) | ألمانيا (حامل أسهم) |
| قضيب مدرفل على الساخن (أسود) | $850 - $950 | $1,800 - $2,200 | $1,050 - $1,150 | $1,600 - $1,900 |
| مسحوب على البارد (لامع) | $1,050 - $1,150 | $2,400 - $2,800 | $1,300 - $1,450 | $2,100 - $2,500 |
| متصلب مسبقاً (QT) | $1,150 - $1,280 | $2,900 - $3,300 | $1,450 - $1,600 | $2,600 - $3,100 |
لماذا التناقض؟
-
الولايات المتحدة الأمريكية/أوروبا: تشمل الأسعار تكاليف التخزين المرتفعة والعمالة وعلامات الموزعين المتعددة (غالبًا ما تتراوح بين 30-401 تيرابايت لكل فئة).
-
الهند: تصنيع تنافسي، ولكن يمكن أن تختلف الخدمات اللوجستية والاتساق.
-
MWalloys (الصين): يتيح لنا التكامل الرأسي من البليت الخام إلى القضبان الجاهزة تقديم "سعر المصنع" المدرج. نحن نتحكم في الصهر والدرفلة والمعالجة الحرارية، ونقوم بتمرير الوفورات مباشرة إلى المشترين الدوليين.
تخصيص سبائك MWalloys: ما وراء المخزون القياسي
معظم مراكز الخدمة المحلية لا تخزن سوى الأقطار الإمبراطورية القياسية (1 بوصة، 2 بوصة، 3 بوصة). تدعم MWalloys التصنيع حسب الطلب وهو ما يقلل من وقت التصنيع الآلي والخردة المهدرة.
خيارات التخصيص:
-
أحجام غير قياسية: هل تحتاج إلى عمود بقطر 43.5 مم؟ نقوم بلفه أو تقشيره حسب المقاس الدقيق، مما يوفر عليك من خفض عمود بقطر 50 مم.
-
تشطيب السطح:
-
أسود: مدرفلة على الساخن، بمقياس محكم.
-
مقشر/مقلوب: سطح خالي من العيوب.
-
مطحون ومصقول: التفاوت الدقيق (h7، h6) لأعمدة المضخات.
-
-
ملفات المعالجة الحرارية: يمكننا تخصيص درجة حرارة التقسية لبلوغ نطاق صلابة محدد وضيق (على سبيل المثال، 34-36 HRC) بدلاً من النطاق العريض القياسي.
مقارنة بين سبائك الصلب AISI 4140 والدرجات الأخرى من الصلب
فولاذ AISI 4145 مقابل سبائك الصلب 4140.
فولاذ الأدوات s7 مقابل سبيكة الفولاذ 4140.
سبائك الصلب AISI 4130 مقابل سبائك الصلب 4140.
فولاذ AISI 4140 مقابل فولاذ 1018 AISI 4140.
فيمَ يُستخدم الفولاذ AISI 4140؟
ويرجع انتشار هذه السبيكة في كل مكان إلى موثوقيتها.
-
النفط والغاز: أطواق الحفر، وقضبان كيلي، وقضبان المهر. يجب أن تتحمل المادة عزم الدوران العالي وضغط قاع البئر.
-
السيارات: أعمدة المحاور، ومفاصل التوجيه، ومفاصل التوجيه، وأعمدة الكرنك.
-
الفضاء الجوي: الأنابيب الإنشائية، ومكونات معدات الهبوط (غالباً ما تستخدم VAR - VAR - قوس التفريغ المعاد صهره 4140).
-
آلات التصنيع: دبابيس القاذف، وقواعد القالب، والأعمدة الهيدروليكية.
-
مثبتات: براغي عالية القوة (البراغي من الدرجة B7 مشابهة كيميائياً لبراغي 4140).
الأسئلة الشائعة (FAQs)
ما الفرق بين الفولاذ 4140 و 4130؟
هل يمكن تقسية غلاف AISI 4140؟
هل توفر MWalloys 4140 في صفائح أم قضبان فقط؟
هل الفولاذ 4140 غير قابل للصدأ؟
ماذا تعني لاحقة "HT" أو "PH"؟
ما أهمية الموليبدينوم في 4140؟
كيف يمكنني تحديد ما إذا كانت قطعة الفولاذ 4140؟
ما هي قابلية التشغيل الآلي ل 4140 مقارنةً ب 1018؟
هل يمكنك قطع 4140 بقاطع البلازما؟
ما هي المهلة الزمنية للطلبات المخصصة من MWalloys؟
قائمة مراجعة المشتريات للمهندسين
قبل إرسال طلب عرض أسعار (طلب عرض أسعار) إلى MWalloys، تأكد من تحديد ما يلي:
-
الصف: AISI 4140 (أو 42CrMo4).
-
الحالة: المدرفلة على الساخن، أو المسحوبة على البارد، أو المسحوبة على البارد، أو المسحوبة على البارد والمقواة (حدد الصلابة).
-
النهاية: أسود أو مقشر أو مصقول.
-
الأبعاد: القطر والطول (الطول القياسي 6 أمتار، ولكن يمكننا القص حسب الطول).
-
الاستقامة: تقويم قياسي أو دقيق (للأعمدة عالية السرعة).
-
اختبار الموجات فوق الصوتية: مطلوب للسلامة الداخلية الحرجة (على سبيل المثال، SEP 1921 الفئة C/ج).
لماذا تختار MWalloys؟
في صناعة مزدحمة بالوسطاء، تقف MWalloys كمنارة للشفافية والتميز في التصنيع. فمن خلال التحكم في المعادن من ورشة الصهر إلى رصيف الشحن، نضمن سلامة سلسلة التوريد الخاصة بك. نحن لا نبيع الفولاذ فقط؛ بل نوفر القوة الأساسية لأعاجيبك الهندسية.
اتصل بفريق المبيعات الفني لدينا اليوم للحصول على عرض أسعار مباشر من المصنع على AISI 4140.
