4140合金鋼丸棒

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4140合金鋼丸棒

商品説明

4140合金丸棒は主力鋼種です:中炭素クロムモリブデン鋼で、高強度、耐疲労性、熱処理後の良好な靭性を兼ね備えており、ほとんどのシャフト、アクスル、カップリング、高応力ファスナーにおいて、多くの代替品と比較して全体的なコスト/利益比が最も優れています。MWAlloysのような信頼できる中国メーカーから、トレーサビリティや納品スピードを犠牲にすることなく、工場価格で信頼できる機械的性能を得ることができます。

4140丸棒とは?

4140は中炭素、クロムモリブデン低合金鋼で、通常、熱間圧延、冷間引抜き(焼鈍)、鍛造、焼入れ・焼戻しなどの丸棒として供給される。強度、靭性、耐摩耗性のバランスが良く、指定された引張強さや硬さに達するために後熱処理を必要とする部品向けです。代表的なUNS呼称はG41400 (SAE/AISI 4140)である。

化学組成

下表は、SAE/AISI 4140の一般的に許容される成分範囲を示したものである。各製造所によって若干異なる場合がありますので、必ず製造所試験報告書(MTR)で確認してください。

エレメント 典型的な範囲(wt%)
カーボン(C) 0.38 - 0.43
マンガン (Mn) 0.75 - 1.00
リン (P) ≤ 0.035
硫黄 (S) ≤ 0.040
ケイ素 (Si) 0.15 - 0.30
クロム(Cr) 0.80 - 1.10
モリブデン (Mo) 0.15 - 0.25
ニッケル(Ni) トレース / 通常 ≤ 0.30

(参考データシートとSAE/AISIサマリーには、これらの標準範囲が示されている)。

機械的・物理的特性

以下は代表的な特性範囲であるが、最終的な値は熱処理(焼なましと焼入れ・焼戻し)に大きく依存する。

プロパティ 代表値(アニール処理) 代表値(焼入れ・焼戻し/焼き入れ)
密度 ~7.85 g/cm³ (0.284 lb/in³) 同じ
極限引張強さ(UTS) ~655 MPa (95 ksi) テンパーにより最大1000~1100MPa
降伏強さ(0.2%オフセット) ~415 MPa (60 ksi) は600~1000MPa
伸び(50mm単位) ~20-25% 硬化すると~10-16%に低下する
硬度(ブリネル) ~180-220HB(アニール済み) Q&TによりHB300+(またはHRC55+)まで。
弾性係数 ~190-210 GPa 同じ

設計者向けには、硬度(HRC / HB)と予想引張/降伏を対応させた表が一般的に使用されている。

共通仕様、呼称および同等品

  • SAE/AISI: 4140 (UNS G41400)。

  • EN: 42CrMo4 (ヨーロッパではしばしば指定される。1.7225がこれに近い。)

  • JIS / 日本語:SCM440が一般的なアナログです。

  • ASTM規格:一般的な棒鋼はASTM A29 / A108に準拠することが多く、供給形態によってはA322/A304に準拠することもある。POに記載されている仕様を確認してください。

サイズ、単位長さあたりの重量、供給形態

フォームを供給する: 熱間圧延棒鋼(コア、ビレット)、冷間引抜研磨棒鋼(精密)、鍛造ブランク、焼入れ・焼戻し棒鋼。

代表的な重量チャート(一部の直径 - 北米で一般的なインペリアル単位):

直径(インチ) フィートあたりの重量(lb/ft) 普通株式
1/4" 0.100 - 0.167 コールドドローイング
3/8" 0.376 丸棒
1/2" 0.66 丸棒
3/4" 1.50 ストック / カット・トゥ・レングス
7/8" 2.05 Q&Tまたはアニール
1" 2.67 広い可用性
1.5" 6.01 ヘビーバー
2" 10.68 ヘビーバー

(重量データは北米の株主と工場によるもので、メートル換算は標準密度計算による)

熱処理、焼き入れ、機械加工の実践

  • アニーリング/ノーマライジング: 機械加工性を改善し、応力を緩和するために使用される。焼きなまし状態は、機械加工に最適な延性をもたらす。

  • 焼き入れと焼き戻し(Q&T): 最終部品では一般的で、~820~870℃の急冷(油)後、目標硬度/強度を達成するために焼戻しを行う。機械的特性は焼戻し温度によって大きく変化する。

  • 溶接: 可能だが、脆性ゾーンを避けるため、重量部には予熱と溶接後の熱処理を推奨する。

  • 加工のヒント 焼きなまし材は送りを上げて加工し、焼入れ材は超硬工具を使用し、DOCを下げて加工する。4140の被削性は中程度である(軟鋼の焼きなまし材に対して60~70%)。

主な用途

  • 自動車:アクスル、シャフト、駆動部品。

  • 石油・ガス:ドリルカラー、ツールジョイント(工業用バージョン)。

  • 機械製造:カップリング、ボルト、ギア、マンドレル。

  • 重機:ピン、スタッド、高応力ファスナー。

  • 工具:ダイホルダー、アーバーシャフト(表面処理/窒化処理を施す場合)。

4140と4340鋼の比較

  • 主な化学物質の違い: 4340はニッケルを含み、一般に炭素とニッケルの含有量が高い。これにより、同等の強度でより高い靭性と耐破壊性が得られる。4340は、重要な航空宇宙部品や高 破壊靭性部品によく使用される。4140は、より経済的でありながら、極端な破壊靭性が要求されない多くのシャフト/アクスル部品に高い能力を発揮します。

推薦する: コスト重視の高応力回転部品には4140を、特に低温で高い破壊靭性が要求される用途や、靭性を維持しなければならない重断面には4340を選択する。

価格比較(2025年) - アメリカ - ヨーロッパ - 中国

重要な注意事項:鋼材価格は変動しやすい。最終的な買い手価格は、加工状態(焼鈍対Q&T)、数量、認証(MTR/ISO)、輸送、現地の関税/税によって異なる。以下の範囲は目安である(商業ロットのバルク価格、2025年半ばの市場状況)。

地域 一般的な価格帯(バルク、トン換算あたり) 典型的な小売/小口注文の指標
中国(工場FOB) ≈ 8,000~12,000人民元/トン (~$1,100-$1,650/トン); プラットフォーム上の1kg当たりの商業見積もり価格は異なる。Alibabaのベンダーリストは、中価格帯の工場価格と一致している。 アリババの1トンロットでは、その帯域でキロ当たりの相場が表示されている。
米国(国内代理店、完成品Q&Tストック) ≈ $2,000 - $3,500 /トン (小売業者(MetalsDepot、OnlineMetals、McMaster)は、カット・トゥ・レングスの価格設定に個数当たりのプレミアムを付けている。 オンライン小売店では、小口注文の場合、1フィート当たりの価格を表示している。
欧州(工場・株主を除く) ≈ 600~900ユーロ/トン 一般的な鋼材の指標(熱間圧延コイル参照)の場合、合金在庫と認定棒鋼には通常プレミアムがつく。合金棒鋼の実際的な納入価格は、仕様にもよるが、700~1,300ユーロ/トンになることが多い。 欧州の価格指数は最近の下落圧力を示しているが、合金棒の価格は汎用コイルよりも高いままである。

どう解釈するか: 中国工場のFOB価格は、大量の場合、しばしば最安値となる。総陸揚げコスト(関税、内陸運賃、認証試験)は、格差を縮める可能性がある。米国およびEUの代理店価格には、物流、裁断、認証、在庫マージンが含まれる。大規模なプロジェクトの場合は、MTRに裏付けされた見積もりを依頼し、FOBではなく納入コスト(DDP/CIF)を比較する。

調達チェックリストと品質管理

  1. ミル・テスト・レポート(MTR): ASTM/SAEにトレーサブルな化学的および機械的特性を保証する。

  2. 特定条件: アニール、ノーマライズ、Q&T、目標硬度がPOに記載されていること。

  3. 証明書: ISO9001、製鉄所証明書、必要に応じて非破壊検査報告書。

  4. サンプルテスト: 硬度チェック(HRC/HB)、初回出荷用ブランクの引張試験。

  5. 表面/寸法公差: ピール加工と旋盤加工と研削加工では、機械加工を最小限に抑える供給形態を選ぶ。

  6. ロジスティクス リードタイム、在庫状況、工場価格に検査が含まれているかどうかを確認する。

よくあるご質問

  1. 4140は油焼入れが必要か?
    常にというわけではなく、機械加工用には焼きなましや焼きならしが一般的で、より高い硬度や強度を得るにはオイルクエンチや焼き戻しが行われる。

  2. 4140は窒化できるか?
    はい。窒化処理により、コアの靭性を維持したまま、優れた表面耐摩耗性が得られる。適合する熱処理順序を確認してください。

  3. Q&T後の典型的な硬度は?
    典型的な焼入れ・焼戻し範囲は、焼戻し温度によりHRC~20~55である。

  4. 4140は磁気を帯びているか?
    そう、鉄合金だから磁石に反応する。

  5. 4140と42CrMo4は同じですか?
    42CrMo4は欧州で一般的な呼称で、組成と性質が類似している。必要なスペック言語は必ず確認してください。

  6. 溶接によって機械的特性が低下することはありますか?
    重い部位の溶接は硬度と靭性に影響する可能性があるため、重要な部位には予熱とPWHTを推奨する。

  7. 4140の疲労特性は?
    適切な熱処理後の耐疲労性は良好で、表面処理(ショットピーニング、窒化処理)は疲労寿命をさらに向上させる。

  8. どのような表面仕上げが可能ですか?
    黒色(熱間圧延)、ピーリング、旋削、研磨、センタレス研磨。研磨仕上げは加工コストを下げるが、前払いコストが高くなる。

  9. 中国工場からの一般的なリードタイムは?
    在庫品は数日で出荷可能ですが、熱処理品や特注品は通常数週間を要します。(MWAlloysは多くのSKUで迅速な在庫出荷を提供しています)。

  10. 4140と4340の選択は?
    より高い破壊靭性や低温性能が重要な場合は4340を使用し、コストと入手性のバランスから4140を選ぶ。

4140丸棒にMWalloysを選ぶ理由

MWAlloysは、合金棒と精密ストックに焦点を当てた中国に拠点を置くメーカーです。海外バイヤーに提供する主なセールスポイント

  • 工場出荷時の価格: 工場直接見積り - 標準在庫およびOEM量については、通常100%工場価格。

  • 迅速な在庫発送: 複数のSKUを当面の在庫として保管。典型的な在庫注文は、直径と仕上げによって3~10営業日以内に工場から出荷できる。

  • 品質証明書: SAE/ASTM仕様に対する完全なMTR、オプションの第三者検査、硬度/引張レポート。

  • 付加価値: プリマシニング、Q&T、窒化処理を1つのPOで提供。

  • 輸出経験: 書類作成、船便・航空便の梱包、グローバル・ロジスティクス・パートナー。

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