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AISI 4340 Stahl: Eigenschaften, Produkte und Verwendung
- John
Legierter Stahl 4340 ist für seine Vielseitigkeit und Festigkeit bekannt und daher die ideale Wahl für Hochleistungskomponenten wie Zahnräder und Wellen. Bei SteelPro Group haben wir jahrzehntelang unseren Herstellungsprozess verfeinert, um das volle Potenzial von Stahl 4340 auszuschöpfen.
In den folgenden Abschnitten werden wir uns damit befassen, was 4340-Stahl auszeichnet. Von seinen besonderen Eigenschaften bis hin zu seinem breiten Anwendungsspektrum erfahren Sie, warum sich Industrien auf der ganzen Welt auf dieses Material verlassen.
Was ist 4340-Stahl?
4340-Stahl ist ein hochfestes, niedriglegiertes Metall, das für seine Haltbarkeit, Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit bekannt ist. Es handelt sich um einen mittelkohlenstoffhaltigen Stahl, der typischerweise 0,40% bis 0,42% Kohlenstoff sowie Nickel, Chrom und Molybdän enthält, was ihm außergewöhnliche Festigkeit und Verschleißfestigkeit verleiht. Dies macht ihn perfekt für anspruchsvolle Anwendungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Schwermaschinenbau.
Im geglühten Zustand lässt sich Stahl 4340 leicht bearbeiten und kaltbearbeiten, was Flexibilität bei der Herstellung bietet. Er bietet außerdem eine ausgezeichnete Schweißbarkeit, ideal für komplizierte Schweißkomponenten. Nach dem Ölhärten und Anlassen erreicht er eine starke Kombination aus Festigkeit und Duktilität. Er kann außerdem durch Flamm- oder Induktionshärtung und Nitrieren weiter gehärtet werden, was seine Haltbarkeit für anspruchsvolle Anwendungen erhöht.
Wofür wird 4340-Stahl verwendet?
- Luft- und Raumfahrt: Militärische Flugzeugkomponenten, Turbinenwellen, Flügelholme
- Automobilindustrie: Kurbelwellen, Achswellen, Nockenwellen, DifferentialgetriebeS
- Marine: Propellerwellen, Ruderschäfte, Windengetriebe
- Windkraft: Pitch- und Azimutlager, Zahnkränze für Getriebe
- Schwermaschinenbau: Hydraulikzylinder, Planierraupenketten, Getriebe für Bergbaumaschinen
- Öl und Gas: Bohrschellen, Pumpenwellen, Ventilkörper, Bohrlochkopfausrüstung
4340 Stahläquivalente Güten
Die folgende Tabelle zeigt die entsprechenden Güteklassen und Normen für 4340-Stahl in verschiedenen globalen Systemen. Bei SteelPro Group bieten wir hochwertigen 4340-Stahl an, der diesen anerkannten Normen entspricht.
| Land/Region | Standard | Klasse |
| China | Großbritannien | 40CrNiMo |
| USA | ASTM | 4340 |
| UNS | G43400 | |
| EU | DE | 34CrNiMo6 |
| Deutschland | LÄRM | 1.6582 |
| W-Nr. | 1.6511 | |
| Japan | JIS | SNCM447 |
| Frankreich | NF EN/NF | 35NCD6 |
| England | BS EN/BS | 817M40 |
4340 Stahl Chemische Zusammensetzung
| Element | Inhalt |
| Kohlenstoff (C) | 0.38 – 0.43% |
| Silizium (Si) | 0.15 – 0.35% |
| Mangan (Mn) | 0.60 – 0.80% |
| Phosphor (P) | ≤ 0,035% |
| Schwefel (S) | ≤ 0,04% |
| Chrom (Cr) | 0.70 – 0.90% |
| Nickel (Ni) | 1.62 – 2.00% |
| Kupfer (Cu) | ≤ 0,351 TP3T |
| Molybdän (Mo) | 0.20 – 0.30% |
4340 Mechanische Eigenschaften von Stahl
| Eigentum | Wert (metrisch) | Wert (Imperial) |
| Streckgrenze | 740 – 1860 MPa | 107 – 270 ksi |
| Maximale Zugfestigkeit | 860 – 1980 MPa | 125 – 287 ksi |
| Dehnung | 11 – 23% | 11 – 23% |
| Ebene Dehnungsbruchzähigkeit | 53 – 110 MPa√m | 47 – 100 ksi√in |
| Kompressionsmodul | 159 GPa | 23.100 ksi |
| Poissonzahl | 0.29 | 0.29 |
| Bearbeitbarkeit | 57% (geglüht) | 57% (geglüht) |
| Schermodul | 78,0 GPa | 11300 ksi |
- Hinweis zur Bearbeitbarkeit: Diese Daten basieren auf einer Bearbeitbarkeit von 100% für Stahl AISI 1212. Nach dem Glühen und Kaltziehen wird die Bearbeitbarkeit von Stahl 4340 mit 50% angegeben.
4340 Stahl – Physikalische Eigenschaften
| Eigentum | Wert (metrisch) | Wert (Imperial) |
| Dichte | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | 1425°C | 2597°F |
| Wärmeleitfähigkeit | 46 W/m²K | 32 BTU/h·ft·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | 460 J/kg-K | 0,11 BTU/lb-°F |
Thermische Eigenschaften von Stahl 4340
| Thermische Eigenschaften | Metrisch | Kaiserlich | Kommentare |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) | 12,3 µm/m-°C @ 20°C | 6,83 µin/in-°F @ 68°F | Ölgehärtet, 600°C (1110°F) gehärtet |
| 12,6 µm/m-°C @ 21–260 °C | 7,00 µin/in-°F @ 20–264 °C | 1.88% Ni, normalisiert und angelassen | |
| 12,7 µm/m-°C @ 20°C | 7,06 µin/in-°F @ 68°F | Ölgehärtet, 600°C (1110°F) gehärtet | |
| 13,7 µm/m-°C @ 250°C | 7,61 µin/in-°F @ 250 °C | Ölgehärtet, 600°C (1110°F) gehärtet | |
| 13,7 µm/m-°C @ 21–540 °C | 7,61 µin/in-°F @ 20,2–464 °C | 1.88% Ni, normalisiert und angelassen | |
| 13,9 µm/m-°C @ 21–540 °C | 7,72 µin/in-°F @ 20,2–464 °C | 1.90% Ni, vergütet | |
| Spezifische Wärmekapazität | 0,475 J/g-°C | 0,114 BTU/lb-°F | Typischer Stahl der 4000er-Serie |
| Wärmeleitfähigkeit | 44,5 W/mK | 309 BTU-Zoll/Std.-Fuß²-°F | – |
Vorteile und Nachteile von legiertem Stahl 4340
| Vorteile | Benachteiligungen |
| Gute Stoß- und Schlagfestigkeit. | Gefahr der Bildung von Härterissen. |
| Hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit. | Erfordert eine präzise, spezialisierte Verarbeitung. |
| Hohe Festigkeit und Zähigkeit. | Anfällig für Korrosion. |
| Hervorragende Ermüdungsbeständigkeit. |
Wie wird legierter Stahl 4340 hergestellt?
- Schmelzen und Raffinieren
Der Prozess beginnt mit dem Schmelzen von Eisen, Kohlenstoff und Legierungselementen in einem Lichtbogenofen bei 1.400 °C (2.550 °F). In diesem Schritt entsteht eine homogene geschmolzene Legierung. Für eine effektive Aushärtung sind Veredelungsmethoden wie Vakuumentgasung unerlässlich.
- Gießen und Formen
Nachdem der Stahl in Knüppel oder Barren gegossen wurde, wird er bei Temperaturen von 427–1.233 °C (800–2.250 °F). Durch das Schmieden wird der Stahl geformt und seine innere Kornstruktur verfeinert, wodurch seine Festigkeit erhöht wird.
Um Rissbildung zu vermeiden, muss die Abkühlung in dieser Phase kontrolliert werden. Empfohlen wird eine langsame Abkühlung in Sand oder trockenem Kalk.
- Wärmebehandlung – Abschrecken und Anlassen
Zunächst wird der Stahl erhitzt auf 830-860°C (1.525–1.580 °F) und schnell in Öl abgeschreckt. Dadurch entsteht eine martensitische Struktur. Anschließend wird der Stahl bei 400-600°C (750–1.100 °F), um die Zähigkeit bei gleichbleibender Festigkeit zu verbessern.
- Glühen (optional)
4340 Stahl wird erhitzt auf 844°C (1.550 °F) und langsam in einem Ofen abgekühlt. Dieser Prozess verfeinert die Struktur des Stahls, sodass er in späteren Phasen leichter bearbeitet und geformt werden kann.
- Endbearbeitung und Oberflächenveredelung
Nachdem der Stahl die Wärmebehandlung und die erforderliche Oberflächenhärtung durchlaufen hat, ist er bereit für die Endbearbeitung. Präzisionsprozesse wie Drehen, Fräsen und Schleifen werden eingesetzt, um die erforderlichen Abmessungen und die Oberflächengüte zu erzielen und sicherzustellen, dass der Stahl den spezifischen Anforderungen seiner Anwendung entspricht.
Bei SteelPro Group konzentrieren wir uns auf die Lieferung von Stangen, Platten und Stäben aus Stahl der Güteklasse 4340. Unsere Experten garantieren, dass jede Charge den strengen Standards entspricht.
4340 Stahl Produktspezifikationen
| Produkttyp | Durchmesser/Dicke | Länge/Breite |
| Bars | 0,5″ bis 12″ (12,7 mm bis 304,8 mm) Durchmesser | Bis zu 20′ (6,1 m) lang |
| Runden | 0,5″ bis 12″ (12,7 mm bis 304,8 mm) Durchmesser | Bis zu 20′ (6,1 m) lang |
| Platten | 0,5″ bis 6″ (12,7 mm bis 152,4 mm) Dicke | Bis zu 120″ (3,05 m) Breite |
| Blätter | 0,5″ bis 2″ (12,7 mm bis 50,8 mm) Dicke | Bis zu 120″ (3,05 m) Breite |
| Stäbe | 0,5″ bis 6″ (12,7 mm bis 152,4 mm) im Durchmesser | Bis zu 20′ (6,1 m) lang |
| Rundungen (bearbeitet) | 0,5″ bis 10″ (12,7 mm bis 254 mm) Durchmesser | Bis zu 20′ (6,1 m) lang |
| Stangen (kaltgezogen) | 0,5″ bis 6″ (12,7 mm bis 152,4 mm) im Durchmesser | Bis zu 20′ (6,1 m) lang |
Wir bieten maßgeschneiderte Abmessungen für legierten Stahl 4340, um Ihren spezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Egal, ob Sie warmgewalzten, geglühten oder kaltgezogenen Stahl benötigen, wir können Ihnen die Form liefern, die am besten zu Ihrer Anwendung passt.
- Warmgewalzt: Stahl wird bei hohen Temperaturen verarbeitet, um die Zähigkeit und Festigkeit zu verbessern, ideal für große, stark beanspruchte Bauteile.
- Geglüht: Der Stahl wird erhitzt und langsam abgekühlt, um seine Struktur zu verfeinern, sodass er sich leichter bearbeiten und formen lässt.
- Kaltgezogen: Der Stahl wird bei Umgebungstemperatur durch eine Matrize gezogen, wodurch seine Festigkeit, Präzision und Oberflächenqualität verbessert wird.
Häufig gestellte Fragen zu 4340 legiertem Stahl
Ist 4340-Stahl rostfrei?
Nein, 4340-Stahl ist kein rostfreier Stahl. Er enthält keinen hohen Chromanteil oder andere Elemente, die ihn korrosionsbeständig wie rostfreien Stahl machen würden.
Was ist der Unterschied zwischen 4340- und 4140-Stahl?
4340 Stahl enthält höhere Mengen an Nickel, Chrom und Molybdän, wodurch er stärker und duktiler ist als 4140 Stahl.
4340-Stahl eignet sich ideal für hochbeanspruchte, hochbelastete Anwendungen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und bei militärischen Komponenten. Im Gegensatz dazu wird 4140-Stahl mit seinem geringeren Legierungsgehalt für Teile verwendet, die eine mäßige Festigkeit erfordern, wie z. B. Wellen, Zahnräder und Bolzen.
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