Szukasz stali węglowej, ale nie wiesz, czy jest to stal 1018, czy 4018? Jesteśmy tutaj, aby Ci pomóc!
Do zastosowań wymagających dużej wytrzymałości i dużych obciążeń stal 4140 jest bardziej odpowiednia niż 1018. Jeśli jednak Twoim głównym zmartwieniem jest obrabialność i spawalność, wybierz stal 1018.
Chcesz dowiedzieć się więcej? Przejrzyj poniższe podobieństwa i różnice, aby wybrać najlepszą stal między 1018 a 4140:
Co to jest stal 1018?
Stal 1018 lub AISI 1018 to stal miękka o niskiej zawartości węgla. Jeśli zdefiniujemy liczby, "10" oznacza serię 10xx stali węglowych sklasyfikowanych przez AISI (Amerykański Instytut Żelaza i Stali). Ostatnie 2 cyfry, '18 ", określa zawartość węgla na 0.18% (w przybliżeniu).
Stal 1018 nie jest tak twarda, co czyni ją doskonałym metalem do obróbki i spawania. Można ją kształtować w złożoną strukturę i jest wysoce odpowiednia do ogólnego zastosowania. Ponadto ma doskonałą spawalność i właściwości mechaniczne.
Czym jest stal 4140?
Stal 4140 ma większą zawartość węgla niż stal 1018. Zwiększa to wytrzymałość i wytrzymałość stali. Pierwsze dwie cyfry, "41", zdefiniuj stal jako należącą do serii AISI 41xx, a dwie ostatnie cyfry, "40", wskazują na zawartość węgla wynoszącą 0.40% (w przybliżeniu).
Ze względu na zwiększoną zawartość węgla, stal 4140 można stosować do ciężkich zastosowań. Oprócz węgla zawiera ona również chrom, molibden, magnez itp. Obecność tych pierwiastków stopowych utwardza i zwiększa wytrzymałość stali 4140.
Tabela porównawcza: stal 1018 i 4140 (przegląd)
| Właściwość | Stal 1018 | Stal 4140 |
|---|---|---|
| Typ | Stal niskowęglowa | Stal niskostopowa |
| Główne pierwiastki stopowe | Mangan | Chrom, Molibden, Mangan |
| Moc: | Umiarkowany | Wysoki |
| Twardość | Umiarkowany | Wysoki |
| Plastyczność | Wysoki (doskonały do formowania na zimno) | Umiarkowany |
| Możliwość obróbki cieplnej | Ograniczony | Doskonały |
| Skrawalność | Doskonały | Dobry po wyżarzaniu |
| Spawalność | Wysoki | Umiarkowany |
| Odporność na korozję | Niski | Niski (nieco wyższy niż stal 1018) |
| Koszty: | Opuść | Wyższy |
| Zastosowanie | Zastosowania ogólne, takie jak: części precyzyjne, elementy złączne i ramy | Zastosowania wymagające dużej wytrzymałości, np. wały, koła zębate i elementy poddawane dużym naprężeniom. |
Stal 1018 kontra 4140: szczegółowe porównanie
Skład i elementy stopowe
Zarówno stal 1018, jak i 4140 zawierają większość żelaza (Fe) w swoim składzie chemicznym. Porównując elementy stopowe, stal 4140 zawiera więcej elementów stopowych niż stal 1018. Ponadto stal 4140 ma większą zawartość węgla niż stal 1018.
Ponadto obecność dodatkowych pierwiastków, takich jak chrom, krzem i molibden, sprawia, że stal 4140 jest bardziej wytrzymała i odporna na korozję. Natomiast stal 1018 nie zawiera tych pierwiastków stopowych.
| Element stopowy | symbol | Stal 1018 | Stal 4140 |
|---|---|---|---|
| Węgiel | C | % 0.15 -% 0.20 | % 0.380 -% 0.430 |
| Fosfor | P | 0.04% (maks.) | 0.035% |
| Mangan | Mn | % 0.60 -% 0.90 | % 0.75 -% 1.0 |
| Siarka | S | 0.05% (maks.) | 0.040% |
| Chromium | Cr | - | % 0.80 -% 1.10 |
| Żelazo | Fe | Bilans | Bilans |
| Krzem | Si | - | % 0.15 -% 0.30 |
| Molibden | Mo | - | % 0.15 -% 0.25 |
Właściwości mechaniczne
W porównaniu do stali 1018, stal 4140 ma wytrzymałość na rozciąganie, która jest około 1.49 razy wyższa. Jeśli potrzebujesz solidnego rozwiązania, stal 4140 jest bardziej odpowiednia. Ponadto, dzięki większemu wydłużeniu przy zerwaniu, stal 4140 można kształtować i zginać z większą elastycznością.
| Udogodnienia | Stal 1018 | Stal 4140 |
|---|---|---|
| Współczynnik Poissona | 0.29 | 0.27-0.30 |
| wytrzymałość na rozciąganie | 440 MPa | 655 MPa |
| Wydłużenie przy zerwaniu (w 50 mm) | 15% | 25.70% |
| Granica plastyczności | 370 MPa | 415 MPa |
| Moduł sprężystości | 205 GPa | 190-210 GPa |
| Moduł ścinania | 80 GPa | 80 GPa |
Właściwości termiczne
Właściwości cieplne stali 1018 i 4140 są dość podobne. Mają takie same właściwości topienia. Istnieją jednak różnice w ich przewodności cieplnej. Stal 1018 ma przewodność cieplną 51.9 W/mK, która jest znacznie wyższa niż 42.6 W/mK stali 4140.
Dzięki temu stal 1018 jest bardziej odpowiednia do zastosowań, w których wymagane jest wydajne rozpraszanie ciepła i minimalna rozszerzalność cieplna. Natomiast stal 4140 świetnie nadaje się do zastosowań, w których stosuje się obróbkę cieplną w celu zwiększenia wytrzymałości.
| Cechy termiczne i elektryczne | Stal 1018 | Stal 4140 |
|---|---|---|
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 12 µm/mK | 12.2 µm/m°C |
| Przewodność cieplna | 51.9 W / mK | 42.6 W / mK |
| Początek topnienia (Solidus) | 1420 ° C | 1420 ° C |
| Zakończenie topnienia (Liquidus) | 1460 ° C | 1460 ° C |
Charakterystyki elektryczne
Stal 1018 ma niższą rezystancję elektryczną niż stal 4140. Oznacza to, że przepływ prądu w stali 1018 jest płynniejszy, ponieważ napotyka mniej przeszkód. Dlatego ma lepszą przewodność elektryczną niż stal 1018. Tak więc, jeśli Twoja aplikacja ma związek z przewodnictwem elektrycznym, wybierz stal 4140.
| Charakterystyka | Stal 1018 | Stal 4140 |
|---|---|---|
| Rezystancja | 1.590×10^{-7} omów-m | 2.200×10^{-7}omów-m |
| Przewodność elektryczna (% IACS) | 10.84% IACS | 7.84% IACS |
Skrawalność i spawalność
Obrabialność stali jest związana z zawartością węgla. Ponieważ stal 1018 ma niższą zawartość węgla niż stal 4140, jest miękka i łatwa w obróbce. Ta cecha sprawia, że stal 1018 jest bardziej obrabialna niż stal 4140. Można kształtować jej złożoną strukturę, a także łatwo ją spawać.
Natomiast spawanie i obróbka stali 4140 są trudne. Przed spawaniem należy przejść procedurę podgrzewania, co zwiększa koszty produkcji.
Twardość
Stal 4140 przewyższa stal 1018 we wszystkich typach testów twardości. Test twardości Brinella pokazuje, że stal 4140 ma twardość 197 kgf/mm². Dla porównania stal 1018 jest bardziej miękka, z twardością zaledwie 126 kgf/mm². Jak widać, różnica jest ogromna. Biorąc pod uwagę wytrzymałość i twardość, stal 4140 wygrywa wyścig.
| Test twardości | Stal 1018 | Stal 4140 |
|---|---|---|
| Twardość Brinella (BHN) | 126 kgf/mm² | 197 kgf/mm² |
| Twardość Knoopa (KHN) | 145 kgf/mm² | 219 kgf/mm² |
| Twardość Rockwella B (HRB) | 71 HRB | 92 HRB |
| Twardość Vickersa (VHN) | 131 kgf/mm² | 207 kgf/mm² |
Odporność na korozję
Stal 1018 ma słabą odporność na korozję. Dlatego nie nadaje się do zastosowań, w których świadomie występuje wilgoć. Natomiast zawartość chromu 0.80% – 1.10% w stali 4140 przyczynia się do zapewnienia odporności na korozję. Dodatek molibdenu również wydłuża jej właściwości antykorozyjne.
Jednak w porównaniu ze stalą nierdzewną odporność na korozję stali 4140 nie jest niczym znaczącym. Wymaga ona powlekania, galwanizacji i innych środków, aby zachować ochronę w środowisku nadmiernie podatnym na rdzę.
Zastosowanie
Zastosowanie stali zależy od jej właściwości fizycznych i mechanicznych. Ze względu na miękkość i niższą wytrzymałość stali 1018, jest ona najczęściej stosowana do ogólnych zastosowań. Na przykład:
- Wały, sworznie i sprzęgła
- śruby, wkręty i szpilki
- Ramy meblowe
- Części do sprzętu ogrodniczego
- Ramy rowerowe
- Części do pługów i kombajnów itp.
Podobnie, stal tę można stosować w zastosowaniach, w których występują niskie naprężenia.
Natomiast wysoka wytrzymałość na rozciąganie i twardość sprawiają, że stal 4140 nadaje się do ciężkich zastosowań. Jest szeroko stosowana w częściach maszyn, lotnictwie, samochodach itp. Poza tym stal 4140 można również stosować do dowolnych elementów poddawanych dużym naprężeniom, na przykład:
- Łożyskowanie
- Wały korbowe
- Matryce, formy, stemple
- Osie samochodowe, osie przyczep i półosie
- Przekładnie do maszyn ciężkich
- Elementy złączne dla przemysłu lotniczego itp.
Cena
Ponieważ stal 4140 ma więcej pierwiastków stopowych, jest naturalnie droższa niż stal 1018. Zawiera chrom, molibden i krzem jako dodatkowe pierwiastki, co zwiększa jej koszt. Tak więc, porównując ceny, stal 1018 jest bardziej przystępna cenowo, ale jeśli chcesz wytrzymałości, warto wydać dodatkowe pieniądze na stal 4140.
Zalety
Zalety stali 1018
- Łatwość wykonania
- Opłacalność
- Powszechnie dostępne
- Dobra obrabialność i spawalność
- Umiarkowana wytrzymałość i dobra ciągliwość
- Wsparcie procesów formowania na zimno
- Idealny do zastosowań niekrytycznych wymagających umiarkowanej wytrzymałości
Zalety stali 4140
- Wysoka wytrzymałość na rozciąganie
- Wysoka odporność na zużycie
- Dobra odporność na zmęczenie
- Nadaje się do zastosowań o dużym naprężeniu
- Bardziej odporna na korozję niż stal 1018
- Ulepszone właściwości mechaniczne po obróbce cieplnej
Niekorzyść
Zalety stali 1018
- Mniejsza siła
- Ograniczona odporność na zużycie
- Podatny na korozję
- Nie nadaje się do zastosowań wymagających dużego obciążenia lub wysokich naprężeń
Zalety stali 4140
- Spawanie jest wyzwaniem
- Wymaga obróbki cieplnej dla uzyskania optymalnej wydajności
- Skłonny do pękania
- Droższy niż stal 1018
Jakie są podobieństwa między stalą 1018 a stalą 4140?
Zarówno stal 1018, jak i 4140 to stal węglowa. Wspierają spawanie maszynowe i mogą przejść obróbkę cieplną w celu zwiększenia wytrzymałości. Ponadto stal 1018 i 4140 mają porównywalne możliwości magazynowania energii cieplnej. Dzieje się tak, ponieważ mają taką samą pojemność cieplną wynoszącą około 470 J/kg-K.
Stal 1018 czy stal 4140: Która jest lepsza do Twojego zastosowania?
Rozważ swoje potrzeby aplikacyjne
Aby wybrać odpowiednią stal, należy wziąć pod uwagę jej zastosowanie. Jeśli materiał musi przejść przez duże naprężenia i przyjąć duże obciążenia, wybierz stal 4140. Ma ona większą wytrzymałość na rozciąganie, co pozwala na zastosowanie w ciężkich warunkach. Na przykład przekładnie do ciężkich pojazdów, elementy złączne w przemyśle lotniczym itp.
Jednak dla lepszego spawania i obróbki, stal 1018 jest lepsza niż 4140. Spawanie stali 1018 jest łatwe, nie wymaga dodatkowej obróbki cieplnej. To obniży koszty produkcji wielokrotnie.
Wydajność długoterminowa
Chociaż stal 4140 wymaga większych początkowych kosztów, w dłuższej perspektywie może być rozwiązaniem korzystnym dla obu stron ze względu na jej wysoką trwałość. Ponadto zmniejszy również koszty konserwacji i wymiany.
Dostosowane właściwości mechaniczne
Zarówno stal 1018, jak i 4140 poddaje się obróbce cieplnej. Jednak jeśli potrzebujesz niestandardowych właściwości mechanicznych, 4140 da lepsze rezultaty. Reaguje na obróbkę cieplną, taką jak hartowanie i odpuszczanie, co jest doskonałe. Z drugiej strony obróbka cieplna stali 1018 nie jest zbyt skuteczna.
Środowisko pracy
Jeśli Twoja aplikacja ma do czynienia z trudnymi warunkami środowiskowymi, 4140 jest bardziej wytrzymałą opcją. Może chronić przed potencjalnym naprężeniem i dużymi obciążeniami. Ponadto jest również bardziej odporny na korozję w porównaniu do 1018.
Budżet
Budżet jest kluczowym czynnikiem przy produkcji każdego przedmiotu. Jeśli masz ograniczony budżet, 1018 jest tańszą opcją. Wymaga mniejszej liczby elementów stopowych, co zmniejsza całkowitą inwestycję. Z drugiej strony, 4140 wymaga kilku dodatkowych elementów, a w niektórych przypadkach wymaga również obróbki cieplnej w celu wzmocnienia. Wszystko to sprawia, że 4140 jest znacznie droższa niż stal 1018.
Jeśli jednak chcesz wydać więcej na produkt pasujący do Twoich potrzeb i zapewniający większą wytrzymałość, wybierz stal 4140.
Uzyskaj konsultację eksperta
W przypadku zastosowań przemysłowych nie wahaj się skonsultować z ekspertami. Eksperci przeanalizują Twoje potrzeby aplikacyjne, temperaturę, nośność i inne czynniki, aby wybrać właściwy spośród 1018 i 4014.
Wniosek
Wybierając stal 1018 lub 4140, najważniejszą rzeczą do rozważenia jest ich zastosowanie. 4140 ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i twardość, co czyni ją odpowiednią do ciężkich zastosowań. Można również zwiększyć jej wytrzymałość poprzez obróbkę cieplną. Natomiast 1018 jest miękka, ale ma większą obrabialność. Tak więc, jeśli potrzebujesz większej elastyczności w kształtowaniu i formowaniu, 1018 daje lepsze rezultaty.
Jednak dla Obróbka CNC stal 1018 i 4140, RICHCONN jest Twoją opcją. Oferujemy obróbkę mechaniczną części samochodowych, maszyn przemysłowych, narzędzi i innych elementów konstrukcyjnych. Skontaktuj się z nami jak najszybciej aby uzyskać konsultację dotyczącą Twojego projektu!
FAQ
Jakie rodzaje obróbki cieplnej są odpowiednie dla stali 4140?
Stal 4140 poddaje się szerokiej gamie obróbek serca, w tym wyżarzaniu, hartowaniu, odpuszczaniu, utwardzaniu powierzchniowemu itp.
Która jest bardziej miękka i krucha: stal 1018 czy 4140?
Ze względu na niską zawartość węgla stal 1018 jest bardziej miękka i krucha niż stal 4140. Jeśli więc zależy Ci na twardości, stal 4140 będzie najlepszym wyborem.
Czy 4140 to stal węglowa?
Tak, 4140 to stal węglowa o umiarkowanej zawartości węgla. Zawiera około 0.380% do 0.430% węgla.
Czym jest stal 4140 poddana obróbce cieplnej?
Stal 4140 poddana obróbce cieplnej oznacza, że stal została poddana obróbce cieplnej w celu zwiększenia jej wytrzymałości, twardości i odporności na zużycie. Takie stale nadają się do zastosowań wymagających dużej wytrzymałości.
Czy hartowana stal 4140 jest wystarczająco twarda?
Zgodnie ze skalą twardości Rockwella C, twardość wstępnie zahartowanej stali 4140 zwykle mieści się w przedziale od 28 do 32 HRC.