簡単な概要
ASTM A519 グレード 4140の標準仕様ですシームレスな炭素鋼および合金鋼のメカニカルチューブ。 「4140」は特定の鋼グレード (SAE/AISI 4140) を指し、高強度、良好な靭性、優れた耐摩耗性で知られるクロム-モリブデン合金鋼です。
これは主に、圧力封じ込めよりも機械的特性が重要な用途に使用されます。
1. 仕様の内訳
ASTM A519:これは、シームレス機械チューブの寸法、機械的、化学的要件をカバーする ASTM International の包括的な規格です。タイトルは「」シームレス炭素鋼および合金鋼メカニカルチューブの標準仕様."
SAE 4140 (または AISI 4140):これは、自動車技術者協会 (SAE) によって定義された特定の鋼グレードです。多用途で広く使われていますクロム-モリブデン（Cr-Mo）合金鋼.
2. 4140 スチールの主な特性
パイプの特性は、4140 スチールの化学反応と熱処理から直接得られます。
化学 (代表的):
カーボン(C): 0.38-0.43% ->硬度と強度を提供します。
クロム(Cr): 0.80-1.10% ->焼入れ性が増し、耐食性が若干向上し、耐摩耗性が向上します。
モリブデン (Mo): 0.15-0.25% ->特に高温での焼入れ性と強度を高め、脆化のリスクを軽減します。
マンガン (Mn): 0.75-1.00% ->焼入性と強度が向上します。
主要なプロパティ:
高強度:非常に高い強度レベルまで熱処理することができます。
優れた靭性:高強度レベルでも良好な耐衝撃性を維持します。
優れた耐摩耗性:摩擦や磨耗が激しい部品に最適です。
かなり良好な延性正規化またはアニールされた状態で、機械加工や製造が可能です。
3. 一般的な熱処理条件
ASTM A519 4140 パイプは、多くの場合、その特性に大きな影響を与えるいくつかの条件のいずれかで供給されます。
アニール(ANL):一番柔らかい状態。加工は容易ですが、強度と硬度が低くなります。
正規化された (N):暖房と空冷。-強度と被削性のバランスが取れています。
ストレス軽減 (SR):冷間引抜きによる内部応力を緩和するために加熱され、寸法安定性が向上します。
焼き入れ焼き戻し (Q&T):これは高強度アプリケーションで最も一般的な状態です。{0}鋼は加熱され、油または水中で急速に焼き入れされ、次に焼き戻し (再加熱) されて、硬度、強度、靭性の特定の組み合わせが得られます。
A519 4140 の典型的な機械的特性 Q&T:
抗張力：95,000 - 115,000 psi (655 - 795 MPa)
降伏強度:60,000 - 80,000 psi (415 - 550 MPa)
伸長： 18-22%
硬度：190 - 230 ブリネル (HB) - 焼き戻し温度によっては、さらに高くなる可能性があります。
4. 一般的なアプリケーション
この材料は、圧力を保持するためではなく、その機械的特性のために選択されます (ただし、保持することは可能です)。その主な用途は、構造コンポーネントおよび可動部品としてです。
油圧シリンダのバレルとピストン
アクスルとシャフト（例：ドライブシャフト、ギヤシャフト）
ピンとブッシュ
工作機械部品(例: スピンドル、コレット)
自動車および航空宇宙部品
石油およびガスのダウンホールツール
一般機械加工部品高い強度と耐摩耗性が必要です。
5. メリットとデメリット
利点:
高強度-対-重量比:多くの炭素鋼よりも強度があり、軽量な設計が可能です。
優れた耐摩耗性:摩耗環境においては標準的な炭素鋼よりも長持ちします。
良好な被削性焼きなまし状態。
熱処理によく反応します:プロパティは特定のアプリケーションに合わせて調整できます。
シームレスな構造:潜在的な故障点となる溶接継ぎ目がありません。
短所:
料金：A513 や A500 などの標準的な炭素鋼チューブよりも高価です。
溶接性:貧しい。硬化性が高いため、割れを防ぐために、溶接前熱処理と溶接後熱処理 (PWHT) が必要です。-
耐食性がありません:メッキや塗装などで保護しないと錆びてしまいます。
単純なアプリケーションにはやりすぎ:高強度が必要ない場合は、費用対効果が高くありません。{0}
他の規格との比較
ASTM A519 1020 / 1026:低炭素鋼。溶接や機械加工がはるかに簡単ですが、強度が低く、熱処理ができません。
ASTM A519 4130:別の Cr-Mo 鋼ですが、炭素含有量が低い (~0.30%)。 4140より焼き入れ性と強度は若干劣りますが、溶接性が優れています。構造フレームや航空宇宙フレームによく使用されます。
ASTM A106 グループ B:高温サービス（パイプラインなど）向けのシームレス パイプの規格。{0}これは炭素鋼であり、通常、強度と摩耗が重要な機械用途には使用されません。
ASTM A500:構造チューブ (多くの場合溶接) の標準。一般建設用であり、A519 4140. のような制御された化学反応や熱処理は行われていません。
結論
ASTM A519 4140鋼管プレミアムグレードです-シームレス機械チューブ以下の組み合わせを必要とする要求の厳しいアプリケーションに選択されます。高い強度、靱性、耐摩耗性。高性能の機械コンポーネントとしても機能するチューブが必要な場合、これが最適な材料となることがよくあります。-
この材料を調達するときは、必要な条件を指定することが重要です。熱処理条件（例：焼きなまし、焼き入れ、焼き戻し）、設計に必要な機械的特性を確実に得られるようにします。
