Acciaio 4140 vs 4130: l'acciaio giusto per il tuo progetto

Due leghe di acciaio comunemente utilizzate nella lavorazione dei metalli sono gli acciai 4140 e 4130. Entrambi sono acciai bassolegati ad alta resistenza, molto tenaci e resistenti all'usura. Tuttavia, non hanno la stessa composizione, le stesse proprietà e gli stessi utilizzi.

Pertanto, questo studio esaminerà le differenze tra gli acciai 4140 e 4130. Ne discuterà anche le proprietà, il loro utilizzo e gli aspetti importanti da considerare nella scelta del giusto grado di acciaio. Continuate a leggere.

Che cos'è l'acciaio legato 4140?

L'acciaio 4140, contenente cromo, fosforo, zolfo, molibdeno e manganese, è una lega bassa che può essere utilizzata per una varietà di applicazioni. Grazie al suo contenuto di carbonio, può essere temprato e riscaldato per ottenere diverse resistenze.

Inoltre, l'acciaio 4140 è molto tenace, resistente all'usura e presenta un'elevata resistenza alle sollecitazioni. Di conseguenza, è una scelta diffusa laddove siano richiesti materiali ad alte prestazioni. Assali, alberi, ingranaggi e componenti idraulici rientrano tutti in questa categoria.

Proprietà dell'acciaio 4140

Le proprietà uniche dell'acciaio 4140 derivano dal modo in cui il metallo interagisce al suo interno, rendendolo adatto a numerose lavorazioni CNC dell'acciaio e alla fabbricazione di lamiere. Ecco alcune delle caratteristiche principali dell'acciaio 4140:

• Elevata resistenza alla trazione e alla fatica:L'acciaio 4140 ha un'elevata resistenza alla trazione e alla fatica, il che lo rende adatto a parti sottoposte a forti sollecitazioni come alberi motore, ingranaggi e assali.
• Ottima tenacità e durezza: L'acciaio 4140 è trattato termicamente fino a raggiungere un'elevatissima durezza di 58 HRC, che lo rende ideale per un'ampia gamma di applicazioni. Inoltre, l'acciaio 4140 è sufficientemente resistente da sopportare carichi pesanti senza rompersi, poiché non si crepa né si rompe facilmente in caso di impatto.
• Buona resistenza alla corrosione: Gli agenti ossidanti hanno difficoltà a distruggere l'acciaio 4140, soprattutto se confrontato con altri acciai legati. Pertanto, è un'ottima scelta per componenti spesso sottoposti a condizioni difficili. Si noti, tuttavia, che la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è superiore a quella dell'acciaio 4140.
• Lavorabilità: L'acciaio 4140 non è difficile da lavorare, soprattutto dopo il riscaldamento. Tuttavia, una volta indurito, è difficile da lavorare.
• Buona resistenza all'usura: L'acciaio 4140 ha una buona resistenza all'usura. Può quindi essere utilizzato per produrre parti resistenti all'usura.
• Buona saldabilità: L'acciaio 4140 può essere saldato utilizzando le tecniche di saldatura standard. Tuttavia, ciò potrebbe richiedere un preriscaldamento e un trattamento termico post-saldatura. Questo impedisce la formazione di crepe nel metallo e ne garantisce le proprietà meccaniche adeguate.
• Ottima duttilità: L'acciaio 4140 ha un'eccellente duttilità ed è facile da lavorare. Inoltre, è altamente resistente agli urti e tenace, e non si rompe facilmente in caso di impatto. Può quindi sopportare carichi pesanti senza rompersi o creparsi.

Che cosa è l'acciaio legato 4130?

Anche l'acciaio 4130 è un acciaio debolmente legato. Questo acciaio ha un contenuto di carbonio relativamente basso. Contiene inoltre cromo, zolfo, silicio, molibdeno, manganese e fosforo. Combinando questi elementi, l'acciaio 4130 acquisisce le sue qualità uniche, come elevata resistenza, tenacità, resistenza all'usura e alla corrosione. Per questo motivo, viene utilizzato nella produzione di molti aeroplani e altri componenti sottoposti a carichi elevati.

Proprietà dell'acciaio 4130

Grazie alle sue proprietà, l'acciaio 4130 viene utilizzato in una varietà di processi industriali. Ecco alcune delle proprietà più importanti dell'acciaio 4130:

• Durezza e resistenza alla trazione: Come l'acciaio 4140, l'acciaio 4130 è molto duro e ha un'elevata resistenza alla trazione, quindi può essere utilizzato in applicazioni ad alto stress. Rispetto all'acciaio dolce, l'acciaio 4130 ha un rapporto peso/resistenza più elevato. Per questo motivo, è adatto per lavorazioni in cui il peso è un fattore critico.
• Elasticità: L'acciaio 4130 è altamente elastico, con un limite di snervamento di 460 MPa. Ciò significa che il materiale può sopportare notevoli sollecitazioni e tornare comunque alla sua forma originale.
• Duttilità: L'acciaio 4130 è molto duttile, soprattutto dopo la ricottura. Di conseguenza, è possibile realizzare facilmente linee con questo acciaio.
• Resistenza alla corrosione e alla temperatura:L'acciaio 4130 è inoltre molto resistente alla corrosione e alle alte temperature senza perdere la sua forma o struttura.
• Buona saldabilità: Per unire gli acciai 4130 è possibile utilizzare tecniche di saldatura standard. La saldatura ad arco con gas di tungsteno (GTAW), la saldatura ad arco con metallo protetto (GMAW) e la saldatura ad arco con metallo protetto (SMAW) sono metodi semplici per unirli.
• Resistenza eccezionale: L'acciaio 4130 ha un'elevata tenacità. Può sopportare carichi d'urto e non si rompe sotto sforzo.
• Buona resistenza alla fatica:L'acciaio 4130 non è soggetto a usura, quindi può essere utilizzato laddove le sollecitazioni o i carichi variano nel tempo.
• Adatto per la lavorazione: L'acciaio 4130 è facile da lavorare, soprattutto allo stato temprato o ricotto. È possibile lavorarlo con metodi di lavorazione convenzionali, come foratura, fresatura, tornitura e rettifica.

Qual è la somiglianza tra l'acciaio 4140 e l'acciaio 4130?

Il 4140 e il 4130 sono entrambi acciai bassolegati e sono simili sotto molti aspetti. Ecco alcune delle principali somiglianze tra i due acciai:

• Composizione: 4140 e 4130 sono entrambi acciai al cromo-molibdeno. Ciò significa che sono entrambi composti da carbonio, cromo e molibdeno. Questi elementi di lega conferiscono a entrambi gli acciai buona resistenza, tenacità e resistenza all'usura.
• Trattabilità termica: Sia gli acciai 4140 che 4130 possono essere temprati e modificati attraverso trattamenti termici come la tempra e il rinvenimento. Ciò significa che possono essere utilizzati in applicazioni in cui resistenza e resistenza all'usura sono importanti.
• Proprietà meccaniche: Se trattati termicamente correttamente, sia gli acciai 4140 che 4130 presentano elevati valori di resistenza a trazione e snervamento e durezza. Sono inoltre tenaci e resistenti all'usura. Possono quindi essere utilizzati in applicazioni che prevedono carichi ciclici.
• Saldabilità: Sia l'acciaio 4140 che il 4130 possono essere saldati. Tuttavia, è necessario prestare attenzione per evitare cricche da idrogeno e altri problemi che potrebbero verificarsi durante la saldatura.
• Lavorabilità: Gli acciai 4140 e 4130 hanno una buona lavorabilità. Possono quindi essere lavorati con metodi standard.
• Applicazioni: Perché gli acciai 4140 e 4130 hanno proprietà simili. Pertanto, possono essere utilizzati per realizzare alberi, ingranaggi, cuscinetti, utensili e altri componenti industriali che devono essere robusti e resistenti all'usura.

Questi sono alcuni dei punti in comune tra gli acciai 4140 e 4130. Tuttavia, presentano composizioni e proprietà diverse, quindi uno potrebbe essere migliore dell'altro per alcuni impieghi. Nel complesso, tuttavia, sono entrambi acciai bassolegati al cromo-molibdeno e hanno molto in comune.

Differenza tra acciaio 4130 e acciaio 4140

Esistono diversi tipi di acciai legati, ognuno con proprietà e caratteristiche proprie e quindi adatto ad applicazioni specifiche. L'acciaio 4140 e l'acciaio 4130 sono due tipi di acciaio che vengono spesso confrontati.

Questi due tipi di acciaio sono resistenti e tenaci e sono acciai bassolegati utilizzati in numerose applicazioni. Tuttavia, sono completamente diversi per alcuni aspetti importanti. Ecco alcune di queste differenze:

Composizione

La principale differenza tra gli acciai 4140 e 4130 è la loro composizione chimica, così come la principale differenza tra gli acciai 1018 e 4140. La composizione chimica dei due acciai è elencata di seguito.

La composizione chimica dell'acciaio 4140 è la seguente:

• Carbonio: 0,38%-0,43
• Cromo: 0,8%-1,1%
• Manganese: 0,75%-1,0
• Fosforo: 0,035% (max)
• Zolfo: 0,040% (max)
• Silicio: 0,15%-0,35% (max)
• Molibdeno: 0,15%-0,25

L'acciaio 4130 è costituito dalla seguente composizione chimica:

• Carbonio: 0,28%-0,33
• Cromo: 0,8%-1,1%
• Manganese: 0,40%-0,60
• Fosforo: 0,035% (max)
• Zolfo: 0,040% (max)
• Silicio: 0,15%-0,35% (max)
• Molibdeno: 0,15%-0,25

Come si può vedere dalla composizione chimica sopra, l'acciaio 4140 ha un contenuto di carbonio e manganese più elevato rispetto all'acciaio 4130. Tuttavia, entrambi gli acciai contengono all'incirca la stessa quantità di cromo e zolfo.

Trattamento termico

Sia l'acciaio 4140 che il 4130 possono essere trattati termicamente per migliorarne le proprietà. Tuttavia, per ottenere le proprietà desiderate sono necessari trattamenti termici diversi. Per rendere l'acciaio 4140 molto resistente e tenace, è necessario bonificarlo.

Per la tempra, l'acciaio 4140 viene riscaldato a temperature comprese tra 1600 °F e 1650 °F. Viene quindi raffreddato in olio o acqua per raggiungere una durezza Rockwell di 40-45 HRC. Dopo la tempra, l'acciaio viene rinvenuto a 500-600 °F per aumentarne la tenacità, pur mantenendone la durezza.

D'altra parte, l'acciaio 4130 viene solitamente normalizzato e rinvenuto per ottenere le stesse qualità. L'acciaio 4130 viene riscaldato a una temperatura compresa tra circa 1600 e 1700 °F (840-870 °F) durante il processo di raddrizzatura e poi raffreddato in aria. Questo contribuisce ad aumentarne la resistenza e la tenacità.

Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche degli acciai 4140 e 4130 variano a seconda del metodo di riscaldamento e dell'applicazione. Ecco come differiscono le proprietà meccaniche di questi acciai:

Resistenza e forza

L'acciaio 4140 è adatto per componenti sottoposti a forti sollecitazioni perché i suoi carichi di rottura e di snervamento sono superiori a quelli dell'acciaio 4130. L'acciaio 4140 ha un carico di rottura compreso tra 655 e 979 MPa, mentre il suo carico di snervamento è di circa 415 MPa. Dopo tempra e rinvenimento, l'acciaio 4140 presenta una durezza compresa tra 28 e 32 HRC. Tuttavia, una volta ricotto, l'acciaio 4140 presenta una durezza inferiore, pari a circa 17 HRC.

D'altro canto, l'acciaio 4130 è più tenace e flessibile dell'acciaio 4140, ma i suoi limiti di snervamento e di trazione sono inferiori. L'acciaio 4130 ha un limite di snervamento di circa 460 MPa e una resistenza alla trazione compresa tra 560 e 725 MPa. L'acciaio 4130 ha una durezza compresa tra 15 e 23 HRC.

Lavorabilità

Grazie al suo basso contenuto di carbonio, l'acciaio 4130 è più facile da lavorare rispetto all'acciaio 4140. Nella maggior parte dei casi, gli esperti utilizzano tecniche standard come foratura, fresatura e tornitura per lavorare l'acciaio 4130 senza timore di bruciature o danni al pezzo. D'altra parte, quando si lavora con l'acciaio 4140, è necessario prestare maggiore attenzione per evitare la formazione di crepe.

Saldabilità

Uno dei vantaggi dell'acciaio 4130 è la sua saldabilità. Grazie al suo basso contenuto di carbonio, è più facile da saldare rispetto all'acciaio 4140. È possibile saldare l'acciaio 4130 utilizzando qualsiasi metodo standard, come la saldatura ad arco con gas di tungsteno (GTAW) o la saldatura ad arco con gas di metallo (GMAW).

D'altro canto, l'acciaio 4140 deve essere riscaldato e poi trattato in modo diverso dopo la saldatura, per garantire una saldatura resistente, durevole e priva di difetti.

Utilizzo

Sia l'acciaio 4140 che il 4130 sono ampiamente utilizzati per diverse applicazioni in numerosi settori. Tuttavia, poiché l'acciaio 4140 è leggermente più resistente dell'acciaio 4130, ha una durata maggiore. Pertanto, viene spesso utilizzato in applicazioni in cui è necessario resistere a condizioni più difficili o a livelli di stress più elevati.

Spruzzatura termica

Spruzzando metallo fuso e riscaldato, questa finitura facilita la prevenzione di graffi, scheggiature e crepe sulla superficie dei componenti metallici. Può favorire l'adesione di pezzi stampati di grandi dimensioni.

Come scegliere tra l'acciaio 4130 e quello 4140?

Gli acciai 4140 e 4130 sono entrambi molto resistenti e tenaci, ma presentano proprietà intrinseche diverse. Pertanto, è necessario comprendere le differenze tra questi due tipi di acciaio per scegliere quello più adatto al proprio lavoro. Ecco cosa distingue l'acciaio 4140 dal 4130. Ecco alcuni suggerimenti per aiutarvi a fare la scelta giusta:

Confronta la composizione chimica dei due acciai

La quantità di carbonio, manganese, cromo, silicio, zolfo e molibdeno nell'acciaio 4140 è diversa da quella dell'acciaio 4130. È possibile confrontare la composizione chimica dei due acciai per trovare quello più adatto alle proprie esigenze.

Controllo delle proprietà meccaniche di entrambi gli acciai

Per applicazioni che richiedono elevata resistenza e durezza, l'acciaio 4140 potrebbe essere la scelta migliore. L'acciaio 4140 ha un contenuto di carbonio e manganese più elevato e può essere temprato e rinvenuto. Questo lo rende ideale per componenti sottoposti a elevati livelli di stress.

Inoltre, se il tuo prodotto richiede minore resistenza e maggiore duttilità, l'acciaio 4130 è una scelta migliore. Pertanto, controlla la resistenza alla trazione, lo snervamento e la durezza di entrambi gli acciai per capire quale sia più adatto alle tue esigenze.

Determinare i requisiti di lavorabilità

Se la vostra applicazione richiede una facile lavorabilità, l'acciaio 4130 è un'ottima scelta. Questo perché ha una minore resistenza allo sforzo di taglio, il che significa che rimuove i trucioli più velocemente e richiede meno forza di taglio nella lavorazione di forme complesse.

Tuttavia, se la vostra applicazione richiede parti molto resistenti e difficili da lavorare, utilizzate l'acciaio 4140. L'acciaio 4140 è più difficile da lavorare per le macchine perché impiega più tempo per rimuovere i trucioli e richiede maggiore forza. Inoltre, prima di effettuare la scelta, potreste voler verificare che l'acciaio utilizzato possa essere inciso al laser.

Assicurati di comprendere le regole del trattamento termico

diversi tipi di riscaldamento. Pertanto, se il lavoro richiede un determinato tipo di trattamento termico, questo potrebbe influire sulla scelta dell'acciaio.

Pertanto, è necessario sapere quale trattamento termico è richiesto per la propria applicazione. Quindi, confrontare le sue proprietà con quelle dei due acciai e fare la scelta giusta.

Considera il prezzo

Il prezzo degli acciai 4130 e 4140 può variare per diversi motivi, tra cui il fornitore, la quantità di acciaio richiesta, la qualità specifica dell'acciaio e le esigenze specifiche dell'applicazione.

Pertanto, controlla il prezzo di entrambi i tipi di acciaio e scegli quello più adatto alle tue esigenze. L'acciaio 4140 è solitamente un po' più costoso dell'acciaio 4130 perché è più resistente e duro.

Applicazioni per acciaio 4140 e 4130

Grazie alle loro proprietà metalliche, gli acciai 4140 e 4130 sono utilizzati in molti settori industriali. Eccone alcuni:

• Industria automobilistica: Gli operai dell'industria automobilistica utilizzano l'acciaio 4140 per produrre componenti importanti come bielle, alberi motore e ingranaggi. Poiché l'acciaio 4130 è così robusto e resistente all'usura, viene utilizzato anche per realizzare telai di auto da corsa, roll-bar e componenti delle sospensioni.
• Costruzione:L'acciaio 4140 viene utilizzato anche nel settore edile per componenti di edifici e ponti che devono essere resistenti e durevoli.
• Aerospaziale: I professionisti del settore aerospaziale utilizzano l'acciaio 4140 e 4130 per produrre componenti aeronautici, come carrelli di atterraggio, ali, parti di motore e altri componenti strutturali.
• Tubi strutturali:L'acciaio 4130 viene utilizzato per realizzare telai di biciclette, telai di motociclette, attrezzature sportive e altri tubi strutturali perché ha un elevato rapporto resistenza/peso ed è facile da saldare.

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La lavorazione dell'acciaio è probabilmente uno dei metodi di produzione più diffusi oggi in molti settori. Molte aziende utilizzano diverse qualità di acciaio per diversi tipi di fabbricazione. Tuttavia, alcuni hanno difficoltà a scegliere la qualità di acciaio giusta per i loro progetti, perché presentano proprietà diverse.

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Riepilogo

Gli acciai 4140 e 4130 sono entrambi acciai bassolegati e offrono elevata resistenza, tenacità e resistenza alla corrosione. Per questo motivo, sono ancora oggi utilizzati nei processi produttivi di molte aziende.

Sebbene gli acciai 4140 e 4130 siano correlati per alcuni aspetti, presentano anche notevoli differenze per altri aspetti importanti. Il modo migliore per scegliere l'acciaio giusto per il vostro progetto di produzione è comprendere le differenze e le somiglianze tra questi gradi.

Domande frequenti

L'acciaio 4140 è migliore dell'acciaio 4130?

La scelta dell'acciaio migliore dipende dall'applicazione e dalle sue esigenze. In definitiva, è importante parlare con un ingegnere dei materiali o con un produttore di componenti per scoprire quale acciaio sia più adatto a un determinato lavoro.

L'acciaio 4140 arrugginisce?

Il nichel, il cromo e il molibdeno presenti nell'acciaio 4140 migliorano le proprietà di passivazione e lo rendono più resistente alla corrosione. Di conseguenza, questo acciaio può essere utilizzato anche per la produzione di componenti destinati ad ambienti difficili e corrosivi.