AISI 4140 ist ein vielseitiger, niedrig legierter Chrom-Molybdän-Stahl, der sich durch hohe Ermüdungsfestigkeit, Abriebfestigkeit und ausgezeichnete Schlagzähigkeit auszeichnet. Er ist der Industriestandard für Bauteile, die unterschiedliche Härtegrade erfordern, da er außergewöhnlich gut auf eine Wärmebehandlung reagiert. Für Beschaffungsbeamte und Ingenieure ist entscheidend, dass MWalloys bietet dieses Material zu 100%-Direktpreisen an, wodurch Aufschläge von Händlern vermieden werden und gleichzeitig eine präzise Maßanpassung möglich ist, die in Standardlagerlisten nicht zu finden ist. Unabhängig davon, ob Sie einen vorgehärteten (PH) oder einen geglühten Zustand für die Bearbeitung benötigen, bleibt 4140 die beste Wahl für Automobilachsen, Öl- und Gasbohrkränze und Getriebe für schwere Maschinen.
Was ist der legierte Stahl AISI 4140?
AISI 4140 (UNS G41400) ist ein niedrig legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der Chrom und Molybdän enthält. Er gehört zur Familie der “Chromoly”-Stähle, die häufig dort eingesetzt werden, wo eine Kombination aus Zugfestigkeit und Zähigkeit sowie die Fähigkeit zur Tiefenhärtung mit geeigneten Abschreck- und Anlaßzyklen erforderlich ist. Zu den üblichen Lieferbedingungen gehören warmgewalzte, normalisierte, geglühte, vergütete und durchgehärtete Stäbe, Bleche und Schmiedestücke. Typische industrielle Anwendungen sind Achsen, Kurbelwellen, Hydraulikkolbenstangen, Werkzeugkomponenten, Zahnräder und Teile für schwere Maschinen.
Definition von AISI 4140: Chemische Zusammensetzung und Metallurgie
Die Bezeichnung "4140" ist nicht willkürlich. Nach dem AISI/SAE-Bezeichnungssystem steht die "41" für einen niedrig legierten Stahl, der Chrom und Molybdän enthält, während die "40" für einen nominalen Kohlenstoffgehalt von 0,40% steht. Durch diese spezifische Chemie entsteht ein Material, das ein Gleichgewicht zwischen Duktilität und Festigkeit herstellt und die Sprödigkeitsprobleme löst, die häufig bei einfachen Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt auftreten.
Ingenieure bevorzugen diese Sorte, weil der Molybdängehalt eine Versprödung beim Anlassen verhindert, eine häufige Fehlerart bei anderen gehärteten Stählen. Nachstehend finden Sie die genaue chemische Zusammensetzung, die MWalloys während des Schmelz- und Raffinationsprozesses einhält.
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung von AISI 4140 (ASTM A29-Normen)
| Element | Symbol | Minimum % | Maximal % | Funktion in der Matrix |
| Kohlenstoff | C | 0.38 | 0.43 | Primäres Härtemittel; bestimmt die Streckgrenze. |
| Chrom | Cr | 0.80 | 1.10 | Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Härtbarkeit. |
| Molybdän | Mo | 0.15 | 0.25 | Erhöht die Kriechfestigkeit und verhindert Versprödung. |
| Mangan | Mn | 0.75 | 1.00 | Verbessert die Verarbeitbarkeit und Zugfestigkeit. |
| Silizium | Si | 0.15 | 0.35 | Desoxidationsmittel; erhöht die Festigkeit/Härte. |
| Phosphor | P | - | 0.035 | Niedrig gehalten, um Mikrorisse zu vermeiden. |
| Schwefel | S | - | 0.040 | Niedrig gehalten, um Schlagzähigkeit zu gewährleisten. |
Hinweis: MWalloys kann den Schwefelgehalt streng auf <0,005% kontrollieren, um die Anforderungen an "sauberen Stahl" zu erfüllen, der in der Luft- und Raumfahrt oder bei hochbelasteten Ermüdungsanwendungen eingesetzt wird.
Mechanische und physikalische Eigenschaften: Das Datenblatt
Um die Fähigkeiten von 4140 zu verstehen, muss sein Verhalten unter Belastung analysiert werden. Dieser Werkstoff weist eine einzigartige Kombination von Eigenschaften auf, die sich je nach Wärmebehandlungszustand (geglüht vs. abgeschreckt und angelassen) erheblich verändern.
Physikalische Eigenschaften
Diese Konstanten bleiben unabhängig von der Wärmebehandlung relativ stabil und sind für die Berechnung des Gewichts und der thermischen Dynamik bei technischen Konstruktionen unerlässlich.
Tabelle 2: Physikalische Konstanten
| Eigentum | Metrischer Wert | Imperialer Wert |
| Dichte | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | 1416°C | 2580°F |
| Wärmeleitfähigkeit | 42,6 W/m-K | 295 BTU-in/ft²-h-°F |
| Spezifische Wärme | 473 J/kg-K | 0,113 BTU/lb-°F |
| Elastischer Modul | 205 GPa | 29.700 ksi |
Mechanische Eigenschaften (Zustand T - abgeschreckt und vergütet)
Die nachstehenden Werte stellen typische Ergebnisse für einen 1-Zoll-Rundstab dar, der bei 845°C (1550°F) in Öl abgeschreckt und bei 650°C (1200°F) angelassen wurde.
Tabelle 3: Mechanische Leistungsdaten
| Eigentum | Metrisch | Kaiserlich | Leistungsanalyse |
| Zugfestigkeit | 1020 MPa | 148.000 psi | Hoher Widerstand gegen Auseinanderreißen. |
| Streckgrenze | 850 MPa | 123.000 psi | Hervorragende Tragfähigkeit vor Verformung. |
| Dehnung beim Bruch | 17.0% | 17.0% | Ausreichende Duktilität, um plötzliches katastrophales Versagen zu vermeiden. |
| Verkleinerung der Fläche | 45.0% | 45.0% | Zeigt eine gute Plastizität an. |
| Härte (Brinell) | 290 - 310 HB | - | Ideale Ausgewogenheit für Bearbeitung und Verschleißfestigkeit. |
| Härte (Rockwell C) | 30 - 32 HRC | - | Standardmäßig vorgehärteter Lieferzustand. |
Technische Einblicke: Für Anwendungen, die eine höhere Oberflächenverschleißfestigkeit erfordern, empfiehlt MWalloys das Nitrieren, das die Oberflächenhärte auf 60 HRC erhöhen und gleichzeitig einen zähen Kern erhalten kann.
Globale Äquivalente und Querverweisnormen
In der globalisierten Lieferkette kann es vorkommen, dass für ein und dasselbe Material unterschiedliche Bezeichnungen verwendet werden. Während die Chemie nahezu identisch ist, gibt es bei den zulässigen Verunreinigungen leichte Abweichungen zwischen den Normen. MWalloys zertifiziert Material, das mehrere Normen gleichzeitig erfüllt, um die internationale Beschaffung zu erleichtern.
Tabelle 4: Internationale Äquivalenznoten
| Region/Standard | Klasse Bezeichnung | Wesentliche Unterschiede |
| USA (AISI/SAE) | 4140 | Die Grundnorm. |
| Deutschland (DIN/EN) | 42CrMo4 (1.7225) | Leicht verschärfte Schwefelkontrollen in einigen Varianten. |
| Japan (JIS) | SCM440 | Erlaubt oft etwas mehr Mangan. |
| China (GB) | 42CrMo | Virtueller Zwilling von 4140; weithin erhältlich bei MWalloys. |
| UK (BS) | 708M40 / 709M40 | Ältere Bezeichnung, die noch in älteren Drucken verwendet wird. |
| ISO | 42CrMo4 | Die vereinheitlichende internationale Norm. |
Tipp für die Beschaffung: Wenn Sie "42CrMo4" für ein als "AISI 4140" spezifiziertes Projekt bestellen, ist normalerweise keine technische Abweichung erforderlich. Fordern Sie jedoch immer Werksprüfungszertifikate (MTC) an, um zu überprüfen, ob die spezifischen chemischen Bereiche Ihren Druckanforderungen entsprechen.
Umfassender Leitfaden zur Wärmebehandlung
Der wahre Wert von AISI 4140 liegt in seiner Fähigkeit zur thermischen Verarbeitung. Er gilt als ölhärtender Stahl. Eine Wasserabschreckung wird im Allgemeinen wegen der Gefahr von Abschreckrissen vermieden.
Schmieden
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Temperatur: Langsam auf 1150°C (2100°F) erhitzen.
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Prozess: Schmieden Sie nicht unter 850°C (1560°F).
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Kühlung: Langsam in Sand oder Kalk abkühlen, um einen Temperaturschock zu vermeiden.
Glühen (Erweichung für die Bearbeitung)
Wenn der Stahl zu hart zum Bohren oder Drehen ist, wird die Struktur durch Glühen wiederhergestellt.
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Wärme: 840°C - 855°C (1550°F - 1575°F).
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Cool: Der Ofen kühlt mit einer kontrollierten Geschwindigkeit von 11°C pro Stunde auf 650°C ab und kühlt dann an der Luft.
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Ergebnis: Die Härte sinkt auf ca. 197 HB.
Normalisierung
Wird zur Verfeinerung der Kornstruktur nach dem Schmieden verwendet.
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Wärme: 870°C - 900°C (1600°F - 1650°F).
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Cool: Stille Luft.
Härten (Abschrecken)
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Wärme: 845°C - 870°C (1550°F - 1600°F).
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Quench Medium: Öl (Polymer-Abschreckmittel werden auch von modernen Anlagen wie MWalloys zur Steuerung der Abkühlungsraten verwendet).
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Anmerkung: Durch das Abschrecken entsteht eine martensitische Struktur, die extrem hart, aber spröde ist.
Anlassen (Der kritische Schritt)
Wiedererwärmung des abgeschreckten Stahls, um Härte gegen Zähigkeit einzutauschen.
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205°C (400°F): Hohe Härte (~52 HRC), wird für Schneidwerkzeuge verwendet.
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315°C (600°F): ~47 HRC, hochfeste Federn.
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540°C (1000°F): ~32 HRC, hochbelastbare Achsen (Standardzustand).
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650°C (1200°F): ~28 HRC, maximale Zähigkeit.
Bearbeitbarkeit und Verarbeitungseigenschaften
Bearbeitung
Im geglühten Zustand hat AISI 4140 eine Zerspanbarkeit von 66% im Vergleich zu B1112-Stahl (die 100%-Basislinie). Er lässt sich problemlos mit einer guten Oberflächengüte bearbeiten. Im vorgehärteten Zustand (28-32 HRC) erfordert die Bearbeitung jedoch starre Aufspannungen und Hartmetallwerkzeuge.
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Kühlmittel: Wesentlich für gehärtete Staaten.
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Vorschübe/Geschwindigkeiten: Reduzieren Sie die Drehzahl um 20%, wenn Sie vorgehärtetes Material bearbeiten.
Schweißen
Das Schweißen von 4140 ist aufgrund seiner hohen Härtbarkeit eine Herausforderung. Es ist anfällig für Kaltrissbildung (Wasserstoffrissbildung) in der Wärmeeinflusszone (WEZ).
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Vorwärmen: Unerlässlich. Erhitzen Sie das Teil auf 200°C - 300°C, bevor Sie einen Lichtbogen zünden.
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Füllmaterial: Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt (E7018 oder E8018).
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Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT): Ein Spannungsabbau bei 550°C - 600°C ist zwingend erforderlich, um Betriebsstörungen zu vermeiden.
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Anmerkung: Schweißen Sie niemals 4140 im gehärteten Zustand, wenn Sie diese Härte beibehalten wollen, da durch das Schweißen die Wärmebehandlung in der WEZ zerstört wird.
MWalloys Marktanalyse: Globaler Preisvergleich
Einer der undurchsichtigsten Bereiche der Stahlbeschaffung ist die Preisgestaltung. Die Kosten schwanken je nach Nickel/Molybdän-Zuschlägen, Verfügbarkeit von Stahlschrott und Energiekosten.
Als 100% Werksdirekt Lieferant umgeht MWalloys die traditionellen Stufen der Lieferkette (Werk -> Lagerhalter -> Händler -> Endverbraucher). Die nachstehende Tabelle veranschaulicht den Kostenvorteil der Direktbeschaffung aus unseren Werken im Vergleich zu den durchschnittlichen Marktpreisen in den wichtigsten Regionen.
Tabelle 5: Geschätzte Vergleichspreise (USD/Tonne) - Analyse für 2026
| Spezifikation | China (MWalloys Factory) | USA (Inländischer Vertriebshändler) | Indien (Mühle Export) | Deutschland (Aktionär) |
| Warmgewalzter Stab (schwarz) | $850 - $950 | $1,800 - $2,200 | $1,050 - $1,150 | $1,600 - $1,900 |
| Kaltgezogen (blank) | $1,050 - $1,150 | $2,400 - $2,800 | $1,300 - $1,450 | $2,100 - $2,500 |
| Vorgehärtet (QT) | $1,150 - $1,280 | $2,900 - $3,300 | $1,450 - $1,600 | $2,600 - $3,100 |
Warum die Diskrepanz?
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USA/Europa: Die Preise beinhalten hohe Lagerkosten, Arbeitskosten und Aufschläge von mehreren Händlern (oft 30-40% pro Stufe).
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Indien: Konkurrenzfähige Produktion, aber Logistik und Konsistenz können variieren.
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MWalloys (China): Durch die vertikale Integration vom Rohblock bis zur fertigen Stange können wir den aufgeführten "Fabrikpreis" anbieten. Wir kontrollieren das Schmelzen, Walzen und die Wärmebehandlung und geben die Einsparungen direkt an internationale Käufer weiter.
MWalloys-Anpassung: Über das Standardlager hinaus
Die meisten lokalen Servicezentren führen nur Standarddurchmesser im Zollbereich (1", 2", 3"). MWalloys unterstützt Maßanfertigung was Ihre Bearbeitungszeit und den Ausschuss reduziert.
Anpassungsoptionen:
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Nicht-Standardgrößen: Sie benötigen eine Welle mit 43,5 mm Durchmesser? Wir rollen oder schälen sie auf die exakte Größe und ersparen Ihnen das Abdrehen einer 50-mm-Stange.
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Oberfläche:
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Schwarz: Warmgewalzt, engmaschig.
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Geschält/gedreht: Defektfreie Oberfläche.
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Geschliffen und poliert: Präzisionstoleranz (h7, h6) für Pumpenwellen.
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Profile für die Wärmebehandlung: Wir können die Anlasstemperatur so anpassen, dass ein bestimmter enger Härtebereich (z. B. 34-36 HRC) und nicht der breite Standardbereich erreicht wird.
Vergleich zwischen dem legierten Stahl AISI 4140 und anderen Stahlsorten
AISI 4145 Stahl VS 4140 legierter Stahl.
s7 Werkzeugstahl VS 4140 legierter Stahl.
AISI 4130 vs. 4140 legierter Stahl.
AISI 4140 Stahl VS 1018 Stahl.
Wofür wird der Stahl AISI 4140 verwendet?
Die Allgegenwärtigkeit dieser Legierung ist auf ihre Zuverlässigkeit zurückzuführen.
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Öl und Gas: Bohrhülsen, Kellystangen, Ponystangen. Das Material muss hohen Drehmomenten und dem Druck im Bohrloch standhalten.
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Automobilindustrie: Achswellen, Achsschenkel, Kurbelwellen.
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Luft- und Raumfahrt: Konstruktionsrohre, Fahrwerkskomponenten (oft unter Verwendung von VAR - Vacuum Arc Remelted 4140).
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Fertigungsmaschinen: Auswerferstifte, Formböden, Hydraulikschächte.
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Verschlüsse: Hochfeste Schrauben (Schrauben der Güteklasse B7 sind chemisch ähnlich wie 4140).
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Was ist der Unterschied zwischen 4140 und 4130 Stahl?
Kann AISI 4140 einsatzgehärtet werden?
Liefert MWalloys 4140 in Platten oder nur in Stangen?
Ist 4140-Stahl rostfrei?
Was bedeutet das Suffix "HT" oder "PH"?
Warum ist Molybdän in 4140 wichtig?
Wie erkenne ich, ob ein Stück Stahl 4140 ist?
Wie ist die Bearbeitbarkeit von 4140 im Vergleich zu 1018?
Kann man 4140 mit einem Plasmaschneider schneiden?
Wie lange ist die Vorlaufzeit für kundenspezifische Bestellungen bei MWalloys?
Einkaufs-Checkliste für Ingenieure
Bevor Sie eine RFQ (Request for Quote) an MWalloys senden, stellen Sie sicher, dass Sie diese angeben:
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Note: AISI 4140 (oder 42CrMo4).
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Zustand: Warmgewalzt, kaltgezogen oder abgeschreckt und vergütet (Härte angeben).
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Beenden: Schwarz, geschält oder poliert.
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Abmessungen: Durchmesser und Länge (Standard ist 6 m, aber wir können sie auch auf Länge schneiden).
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Geradlinigkeit: Standard oder präzisionsgerichtet (für Hochgeschwindigkeitswellen).
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Ultraschallprüfung: Erforderlich für kritische interne Integrität (z. B. SEP 1921 Klasse C/c).
Warum MWalloys wählen?
In einer von Zwischenhändlern überfüllten Branche steht MWalloys als Leuchtturm für Transparenz und hervorragende Fertigungsqualität. Durch die Kontrolle der Metallurgie vom Schmelzwerk bis zum Versanddock garantieren wir die Integrität Ihrer Lieferkette. Wir verkaufen nicht einfach nur Stahl, wir liefern die Grundlage für Ihre technischen Wunderwerke.
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