AISI 4140은 높은 피로 강도, 내마모성 및 우수한 충격 인성이 특징인 다용도 크롬-몰리브덴 저합금강입니다. 열처리에 매우 잘 반응하기 때문에 다양한 경도 수준을 필요로 하는 부품의 업계 표준입니다. 조달 담당자와 엔지니어에게 중요한 점은 다음과 같습니다. MWalloys 는 이 소재를 100% 공장 직송 가격으로 제공하여 유통업체 마크업을 없애고 표준 재고 목록에 없는 정밀한 치수 맞춤화를 제공합니다. 가공을 위해 사전 경화(PH) 조건이 필요하든 어닐링 상태가 필요하든 4140은 자동차 차축, 석유 및 가스 드릴 칼라, 중장비 기어링에 탁월한 선택입니다.
AISI 4140 합금강이란 무엇인가요?
AISI 4140(UNS G41400)은 크롬과 몰리브덴을 함유한 중탄소 저합금강입니다. 이 강재는 인장 강도와 인성의 조합과 함께 적절한 담금질 및 템퍼링 주기를 통한 심경화 능력이 필요한 경우에 주로 지정되는 “크로몰리” 강종에 속합니다. 일반적인 공급 조건에는 열간 압연, 정규화, 어닐링, 담금질 및 템퍼링, 관통 경화 봉강, 플레이트 및 단조가 포함됩니다. 일반적인 산업 응용 분야로는 차축, 크랭크샤프트, 유압 피스톤 로드, 툴링 부품, 기어 및 중장비 부품 등이 있습니다.
AISI 4140 정의: 화학 성분 및 야금학
"4140"이라는 명칭은 임의로 지정한 것이 아닙니다. AISI/SAE 명명 체계에서 "41"은 크롬과 몰리브덴이 포함된 저합금강을 나타내며, "40"은 공칭 탄소 함량이 0.40%임을 나타냅니다. 이 특정 화학 물질은 연성과 강도의 균형을 맞추는 소재를 만들어 일반 고탄소강에서 흔히 발견되는 취성 문제를 해결합니다.
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몰리브덴 함량이 다른 경화강에서 흔히 발생하는 고장 모드인 템퍼 취성을 방지하기 때문에 엔지니어들이 이 등급을 선호합니다. 아래는 제련 및 정제 공정 중에 MWalloys가 준수하는 정밀한 화학 배합입니다.
표 1: AISI 4140 화학 성분(ASTM A29 표준)
| 요소 | 기호 | 최소 % | 최대 % | 매트릭스의 기능 |
| 탄소 | C | 0.38 | 0.43 | 1차 경화제; 항복 강도를 결정합니다. |
| 크롬 | Cr | 0.80 | 1.10 | 내식성 및 경화성을 향상시킵니다. |
| 몰리브덴 | Mo | 0.15 | 0.25 | 크리프 강도를 높이고 취성을 방지합니다. |
| 망간 | Mn | 0.75 | 1.00 | 작업성과 인장 강도를 향상시킵니다. |
| 실리콘 | Si | 0.15 | 0.35 | 탈산제; 강도/경도를 증가시킵니다. |
| 인 | P | - | 0.035 | 미세 균열을 방지하기 위해 낮게 유지합니다. |
| 유황 | S | - | 0.040 | 충격 강도를 보장하기 위해 낮게 유지합니다. |
참고: 항공우주 또는 고응력 피로 응용 분야에 사용되는 "청정 강철" 요건을 위해 황 함량을 0.005% 미만으로 엄격하게 제어할 수 있는 MWalloys가 있습니다.
기계적 및 물리적 특성: 데이터 시트
4140의 성능을 이해하려면 응력 하에서의 거동을 분석해야 합니다. 이 소재는 열처리 조건(어닐링 대 담금질 및 템퍼링)에 따라 크게 달라지는 고유한 특성 조합을 나타냅니다.
물리적 속성
이러한 상수는 열처리와 관계없이 비교적 안정적으로 유지되며 엔지니어링 설계에서 무게와 열역학을 계산하는 데 필수적입니다.
표 2: 물리적 상수
| 속성 | 메트릭 값 | 제국 가치 |
| 밀도 | 7.85g/cm³ | 0.284lb/in³ |
| 녹는점 | 1416°C | 2580°F |
| 열 전도성 | 42.6W/m-K | 295 BTU-in/ft²-h-°F |
| 비열 | 473 J/kg-K | 0.113 BTU/lb-°F |
| 탄성 계수 | 205 GPa | 29,700 ksi |
기계적 특성(조건 T - 담금질 및 템퍼링)
아래 값은 845°C(1550°F)에서 담금질하고 650°C(1200°F)에서 템퍼링한 1인치 원형 바 오일의 일반적인 결과를 나타냅니다.
표 3: 기계적 성능 데이터
| 속성 | Metric | Imperial | 성능 분석 |
| 인장 강도 | 1020 MPa | 148,000 psi | 분리되는 것에 대한 저항력이 높습니다. |
| 수율 강도 | 850 MPa | 123,000 psi | 변형 전 하중 지지력이 뛰어납니다. |
| 휴식 시 연신율 | 17.0% | 17.0% | 갑작스러운 치명적인 장애를 방지할 수 있는 충분한 연성. |
| 면적 감소 | 45.0% | 45.0% | 가소성이 좋음을 나타냅니다. |
| 경도(브리넬) | 290 - 310 HB | - | 가공성과 내마모성을 위한 이상적인 밸런스. |
| 경도(로크웰 C) | 30 - 32 HRC | - | 표준 사전 경화 공급 조건. |
엔지니어링 인사이트: 더 높은 표면 내마모성이 필요한 응용 분야에서는 질화 처리를 통해 표면 경도를 60 HRC까지 높이면서 견고한 코어를 유지할 수 있는 MWalloys를 권장합니다.
글로벌 등가물 및 상호 참조 표준
글로벌화된 공급망에서는 동일한 재료에 대해 서로 다른 명칭을 사용할 수 있습니다. 화학적 성질은 거의 동일하지만 허용되는 불순물은 표준마다 약간의 차이가 있습니다. MWalloys는 국제 조달을 용이하게 하기 위해 여러 표준을 동시에 충족하는 소재를 인증합니다.
표 4: 국제 등가 성적
| 지역/표준 | 등급 지정 | 주요 차이점 |
| 미국(AISI/SAE) | 4140 | 기본 기준입니다. |
| 독일(DIN/EN) | 42CrMo4 (1.7225) | 일부 변형에서는 유황 제어가 약간 더 엄격해졌습니다. |
| 일본(JIS) | SCM440 | 종종 약간 더 높은 망간을 허용합니다. |
| 중국(GB) | 42CrMo | 가상 트윈에서 4140까지, MWalloys에서 광범위하게 사용할 수 있습니다. |
| 영국(BS) | 708M40 / 709M40 | 이전 인쇄물에서 여전히 사용되는 레거시 지정입니다. |
| ISO | 42CrMo4 | 통합된 국제 표준. |
조달 팁: "AISI 4140"으로 지정된 프로젝트에 "42CrMo4"를 주문하는 경우 일반적으로 엔지니어링 편차가 필요하지 않습니다. 그러나 특정 화학 물질 범위가 인쇄 요구 사항과 일치하는지 확인하기 위해 항상 MTC(밀 테스트 인증서)를 요청하십시오.
종합적인 열처리 가이드
AISI 4140의 진정한 가치는 열처리에 대한 반응성에 있습니다. 이 소재는 내유 경화강으로 간주됩니다. 담금질 균열의 위험 때문에 일반적으로 물 담금질은 피합니다.
단조
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온도: 1150°C(2100°F)까지 천천히 가열합니다.
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프로세스: 850°C(1560°F) 이하에서 단조하지 마세요.
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냉각: 열 쇼크를 방지하기 위해 모래나 석회로 천천히 식히세요.
어닐링(가공을 위한 연화)
강철이 너무 단단하여 드릴링하거나 회전하기 어려운 경우 어닐링하면 구조가 재설정됩니다.
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열: 840°C~855°C(1550°F~1575°F).
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멋지네요: 650°C까지 시간당 11°C의 제어된 속도로 용광로를 식힌 다음 자연 냉각합니다.
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결과: 경도는 약 197 HB로 떨어집니다.
정규화
단조 후 입자 구조를 다듬는 데 사용됩니다.
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열: 870°C~900°C(1600°F~1650°F).
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멋지네요: 스틸 에어.
경화(담금질)
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열: 845°C~870°C(1550°F~1600°F).
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퀀치 중간: 오일(폴리머 담금질은 냉각 속도를 제어하기 위해 MWalloys와 같은 최신 시설에서도 사용됩니다).
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참고: 담금질은 매우 단단하지만 부서지기 쉬운 마르텐사이트 구조를 만듭니다.
템퍼링(중요한 단계)
담금질한 강철을 재가열하여 경도와 인성을 교환합니다.
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205°C(400°F): 절삭 공구에 사용되는 고경도(~52 HRC).
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315°C(600°F): ~47 HRC, 고강도 스프링.
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540°C(1000°F): ~32 HRC, 고하중 차축(표준 조건).
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650°C(1200°F): ~28 HRC, 최대 인성.
가공성 및 제작 특성
가공
어닐링된 상태에서 AISI 4140의 가공성 등급은 B1112 강(100% 기준)에 비해 66%입니다. 표면 조도가 양호하여 매끄럽게 가공됩니다. 그러나 사전 경화 상태(28-32 HRC)에서 가공하려면 엄격한 설정과 카바이드 툴링이 필요합니다.
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냉각수: 강화된 상태에 필수적입니다.
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피드/스피드: 미리 경화된 스톡을 가공하는 경우 속도를 20% 줄입니다.
용접
4140 용접은 높은 경화성으로 인해 까다롭습니다. 열 영향 구역(HAZ)에서 냉간 균열(수소 균열)이 발생하기 쉽습니다.
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예열: 필수. 아크를 치기 전에 부품을 200°C~300°C로 가열합니다.
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필러 재료: 저수소 전극(E7018 또는 E8018).
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용접 후 열처리(PWHT): 서비스 장애를 방지하기 위해 550°C~600°C에서 스트레스 완화는 필수입니다.
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참고: 경도를 유지하려는 경우 4140을 경화 상태에서 용접하면 HAZ의 열처리가 손상되므로 절대로 용접하지 마십시오.
M합금 시장 분석: 글로벌 가격 비교
철강 조달에서 가장 불투명한 분야 중 하나는 가격입니다. 비용은 니켈/몰리브덴 할증료, 고철 가용성 및 에너지 비용에 따라 변동합니다.
로서 100% 팩토리 다이렉트 공급업체를 통해 기존 공급망 단계(공장 -> 주주 -> 유통업체 -> 최종 사용자)를 우회합니다. 아래 표는 주요 지역의 평균 시장 요율과 비교하여 당사 시설에서 직접 소싱할 때의 비용 이점을 보여줍니다.
표 5: 예상 비교 가격(USD/톤) - 2026년 분석
| 사양 | 중국(M합금 공장) | 미국(국내 총판) | 인도(밀 수출) | 독일(주주) |
| 열연 봉강(블랙) | $850 - $950 | $1,800 - $2,200 | $1,050 - $1,150 | $1,600 - $1,900 |
| 콜드 드로잉(밝게) | $1,050 - $1,150 | $2,400 - $2,800 | $1,300 - $1,450 | $2,100 - $2,500 |
| 사전 강화(QT) | $1,150 - $1,280 | $2,900 - $3,300 | $1,450 - $1,600 | $2,600 - $3,100 |
왜 불일치할까요?
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미국/유럽: 가격에는 높은 창고 비용, 인건비, 여러 유통업체 마크업(보통 티어당 30~40%)이 포함됩니다.
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인도: 제조 경쟁력이 있지만 물류와 일관성은 다를 수 있습니다.
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M합금(중국): 원재료 빌릿부터 완제품 봉재까지 수직 통합을 통해 "공장도 가격'을 제시할 수 있습니다. 당사는 제련, 압연, 열처리 과정을 직접 관리하여 절감된 비용을 해외 구매자에게 직접 전달합니다.
M합금 맞춤화: 표준 재고 그 이상
대부분의 현지 서비스 센터는 표준 영국식 직경(1", 2", 3")만 취급합니다. M합금 지원 맞춤형 제조 가공 시간과 스크랩 낭비를 줄여줍니다.
사용자 지정 옵션:
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비표준 크기: 직경 43.5mm 샤프트가 필요하신가요? 정확한 크기로 롤링 또는 필링하여 50mm 바를 줄일 필요가 없습니다.
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표면 마감:
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블랙: 열간 압연, 타이트한 스케일.
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껍질 벗기기/돌리기: 결함이 없는 표면.
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연마 및 광택: 펌프 샤프트의 정밀 공차(H7, H6).
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열처리 프로파일: 표준 넓은 범위가 아닌 특정 좁은 경도 범위(예: 34-36 HRC)에 맞도록 템퍼링 온도를 사용자 지정할 수 있습니다.
AISI 4140 합금강과 다른 등급의 강철 비교
AISI 4140 강철은 어떤 용도로 사용되나요?
이 합금의 보편성은 신뢰성 때문입니다.
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석유 및 가스: 드릴 칼라, 켈리 바, 포니 로드. 재료는 높은 토크와 다운홀 압력을 견뎌야 합니다.
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자동차: 액슬 샤프트, 스티어링 너클, 크랭크 샤프트.
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항공우주: 구조용 튜브, 랜딩 기어 구성품(종종 VAR - 진공 아크 용융 4140을 활용함).
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제조 기계: 이젝터 핀, 몰드 베이스, 유압 샤프트.
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패스너: 고강도 볼트(B7 등급 볼트는 4140과 화학적으로 유사함).
자주 묻는 질문(FAQ)
4140강과 4130강의 차이점은 무엇인가요?
AISI 4140은 케이스 경화가 가능합니까?
MWalloys는 4140을 시트 형태로 공급합니까, 아니면 바 형태로만 공급합니까?
4140 스틸은 스테인리스인가요?
"HT" 또는 "PH" 접미사는 무엇을 의미하나요?
4140에서 몰리브덴이 중요한 이유는 무엇인가요?
강철 조각이 4140인지 어떻게 식별하나요?
1018에 비해 4140의 가공성은 어떤가요?
플라즈마 커터로 4140을 절단할 수 있나요?
MWalloys의 맞춤형 주문의 리드 타임은 어떻게 되나요?
엔지니어를 위한 구매 체크리스트
MWalloys에 RFQ(견적 요청)를 보내기 전에 다음 사항을 명시하세요:
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등급: AISI 4140(또는 42CrMo4).
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조건: 열간 압연, 냉간 압연 또는 담금질 및 템퍼링(경도를 지정).
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완료: 검은색, 껍질 벗겨짐 또는 광택.
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치수: 지름 및 길이(표준은 6m이지만 원하는 길이로 재단 가능).
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직진성: 표준 또는 정밀 직선화(고속 샤프트용).
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초음파 테스트: 중요한 내부 무결성을 위해 필요합니다(예: SEP 1921 클래스 C/c).
왜 MWalloys를 선택해야 할까요?
중개업체가 난립하는 업계에서 MWalloys는 투명성과 제조 우수성의 등대 역할을 하고 있습니다. 용해 공장에서 선적 도크까지 야금을 관리함으로써 공급망의 무결성을 보장합니다. 당사는 단순히 철강을 판매하는 것이 아니라 엔지니어링의 경이로움을 위한 기초적인 힘을 제공합니다.
지금 바로 기술 영업팀에 연락하여 AISI 4140에 대한 공장 직접 견적을 받아보세요.
