فولاد Mo40 چیست؟

نیاز صنایع مختلف به فولادهای کم آلیاژ و استفاده زیاد صنایع حساس به فولادهای با استحکام بسیار بالا، نیاز به پژوهش در خصوص این دسته از فولادها را پررنگ می نماید. این گروه فولادها با توجه به درصد عناصر موجودشان در دسته بندی فولادهای کم آلیاژ عملیات حرارتی پذیر قرار گرفته اند. فولادهای کم آلیاژ در واقع فولاد کربنی می باشند که جهت بهبود خواص گوناگون، عناصر آلیاژی به مقدار کم به آن ها افزوده می شود. مهم ترین عنصر در این گروه فولادها کربن است و سختی فولاد با مقدار کربن آن تعیین می شود.

افزودن عناصر آلیاژی خواصی نظیر افزایش سختی پذیری و افزایش استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را در پی خواهد داشت. فولاد Mo40 از نوع کربن متوسط است و نوع عملیات حرارتی که روی این فولادها انجام می شود، عملیات آستنیته کردن و بعد کوئنچ و سپس تمپر کردن است که جهت سخت کردن این فولاد به کار می رود. از راه کوئنچ کردن از آستنیت، مارتنزیت سخت به وجود می آید و جهت رسیدن به سختی، استحکام و داکتلیته موردنظر مارتنزیت تمپر می شود.

مشخصات فولاد Mo40

فولاد Mo40 یک فولاد آلیاژی با کربن متوسط است که به دلیل داشتن عناصری مانند کروم و مولیبدن، از خواص مکانیکی فوق‌ العاده‌ای نظیر استحکام کششی بالا، سختی‌ پذیری عالی و مقاومت خوب در برابر خوردگی و حرارت برخوردار است. این فولاد که اغلب به عنوان جایگزینی قدرتمند برای فولادهای ساده کربنی شناخته می‌ شود، در ساخت قطعات حساسی مانند شفت‌ ها، چرخ‌ دنده‌ های صنعتی و اتصالات پرمصرف کاربرد دارد.

اگرچه در بازار مصالح فولادی، قیمت میلگرد ck45 به عنوان یک فولاد کربنی متداول نقطه مرجع بسیاری از خریداران است، اما فولاد Mo40 به دلیل عملیات حرارتی پیچیده‌ تر و خواص آلیاژی برتر، معمولاً کارایی و دوام بالاتری در شرایط سخت صنعتی ارائه می‌ دهد.

نام گذاری فولاد Mo40 براساس استانداردهای مختل

فولادها گروهای از آلیاژهای آهن- کربن هستند که در آن ها میزان کربن بسیار کمتر از چدن می باشد. در فولادها عناصری مانند سیلیسیم و منگنز در مقادیر کم و عناصر فسفر و گوگرد به عنوان ناخالصی حضور دارند. فولادها بدون تحول یوتکتیک منجمد می گردند و میزان کربن معادل آن ها کمتر از 2 درصد می باشد. در جدول زیر به بررسی نام های استاندارد MO40 Material پرداخته شده است.

در اینجا جدول نام‌ گذاری فولاد Mo40 بر اساس استانداردهای مختلف بین‌ المللی آورده شده است:

نام فولاد	استاندارد / کشور	توضیحات
Mo40	استاندارد ایران (ISIRI)	نام متداول در بازار ایران
42CrMo4	استاندارد اروپا (DIN / EN)	معادل دقیق اروپایی
4140	استاندارد آمریکا (AISI / SAE)	معروف‌ترین نام‌گذاری جهانی
SCM440	استاندارد ژاپن (JIS)	معادل استاندارد ژاپنی
42CrMoS4	استاندارد اروپا (DIN)	نوعی با قابلیت ماشین‌کاری بهتر (حاوی گوگرد)
G41400	استاندارد آمریکا (UNS)	سیستم نام‌گذاری یکپارچه

تاثیر عناصر آلیاژی بر روی خواص فولاد Mo40

خواص مکانیکی و عملکرد فولاد Mo40 در صنعت، نتیجه ترکیب هوشمندانه عناصر آلیاژی مختلف در ساختار آن است که این ماده را از فولادهای معمولی متمایز می‌ کند. با توجه به نوسانات بازار و تاثیر مستقیم عوامل تولیدی بر قیمت آهن، شناخت دقیق نقش هر عنصر در بهبود استحکام و سختی فولاد، برای مهندسان و تولیدکنندگان امری ضروری است تا بتوانند بهترین انتخاب را با توجه به بودجه و کاربرد داشته باشند.

کروم

حضور این عنصر در فولادها اعم اMo40 Steel  و میلگرد آلیاژی Ck45 موجب افزایش قابلیت سختی پذیری و پایداری فولادها در درجه حرارت های بالا می شود. که کاربرد فولادهای کروم دار را در ساخت قطعات مقاوم به حرارت و گرم کار افزایش می دهد. استفاده از کروم در مقادیر بالا موجب بهبود مقاومت به خوردگی و اکسایش می گردد. استحکام فولادهای کروم دار بالاست ولی مقاومت به ضربه، انعطاف پذیری و خواص جوشکاری آن ها تا حدودی پایین است. کروم سختی فولاد Mo40 و مقاومت به سایش را با تشکیل کاربید به واسطه حضور کربن افزایش می دهد. استحکام کششی و تسلیم فولادها با افزایش کروم، موجب کاربرد وسیع آن ها در ساخت قطعات صنعتی می شود.

سیلیسیم

اکثرا در آهن خام مقادیری سیلیسیم یافت می شود و در برخی مواقع از جداره های نسوز کوره در عملیات ذوب جذب مذاب می گردد. به همین دلیل سیلیسیم در تمامی انواع فولادها حضور دارد، این عنصر یکی از عناصر اکسیژن زدا در فولادها می باشد. برای افزودن سیلیسیم به مذاب معمولا از آمیژان استفاده می شود. سیلیسیم در فولادها اعم از Mo40 مقاومت به پوسته شدن در درجه حرارت های بالا را افزایش می دهد. این عنصر مقاومت در برابر اکسید شدن را افزایش داده و موجب افزایش مقاومت فولادها می شود که در صورت حضور آن تا چهارده درصد در ترکیب فولاد، قابلیت آهنگری فولاد به شدت کاهش می یابد. این عنصر در افزایش سختی پذیری فولادهای دارای عناصر گرافیت زا موثر است.

مولیبدن

مولیبدن موجب بالا بردن سختی پذیری و عمق سختی فولادها می گردد. این عنصر در بهبود خواص جوشکاری فولادها موثر است با این حال در مقادیر زیاد موجب کاهش خواص آهنگری می شود.

مولیبدن در دسته عناصر کاربیدزا قرار دارد و به دلیل تولید کاربیدهای پایدار، دمای درشت شدن دانه های آستنیت را افزایش داده و از رشد دانه ها جلوگیری می نماید و سبب ریز شدن دانه ها می شود که در نتیجه چقرمگی فولاد را افزایش می دهد. این عنصر معمولا در کنار عناصر دیگر مثل نیکل و کروم استفاده می گردد که موجب بهبود برخی از خواص از جمله افزایش استحکام کششی و عمق سختی می شود و در فولادهای زنگ نزن موجب افزایش مقاومت به خوردگی می گردد.

این عنصر همچنین موجب بالا رفتن استحکام کششی و خزش گرم و حفظ سختی در دمای بالا و مقاومت حرارتی فولادها می شود و با تردی حرارتی مقابله می نماید. از این عنصر در ساخت قطعات مقاوم به سایش نیز استفاده می شود.

منگنز

این عنصر یکی از اصلی ترین عناصر در فولادها بوده و در اکثر آن ها یافت می شود. منگنز یک اکسیژن زدای موثر می باشد که سبب افزایش سختی پذیری و عمق سختی رمی گردد. این عنصر تردی و شکنندگی فولادها را در درجه حرارت های بالا که ناشی از اثر گوگرد است، کاهش می دهد. منگنز در بهبود کیفیت سطحی فولادها موثر است و افزایش آن به فولادها موجب درشت شدن دانه های فولاد می شود ولی حضور آن در مقادیر خیلی بالا موجب شکنندگی فولاد می شود. وجود منگنز در فولادها در افزایش استحکام فولاد تاثیر زیادی داشته ولی بر خواص الاستیسیته تاثیر خیلی کمی دارد و در بهبود خواص جوشکاری و آهنگری موثر است. منگنز در حضور کربن موجب افزایش مقاومت به سایش می شود. مقدار زیاد این عنصر باعث پایداری آستنیت در دمای محیط می شود.

فسفر

استفاده از فسفر در فولادها اثرات نامناسبی بر چقرمگی و انعطاف پذیری می گذارد و چنانچه مقدار آن به بیش از 0.2 درصد برسد استحکام ضربه ای به شدت کاهش می یابد. میزان فسفر در فولادهای با کیفیت بالا، حداکثر 0.03 تا 0.05 درصد است. فسفر در شکنندگی و کاهش شکل پذیری فولادها تاثیر زیادی دارد که به واسطه افزایش کربن، تشدید می گردد و به صورت فسفد آهن در مرزدانه ها رسوب می کند و موجب سردشکنی و کاهش شکل پذیری و استحکام می شود. فسفر در فولادها علاوه بر اثرات مضر دارای فوایدی نیز می باشد. یکی از فواید آن افزایش استحکام در حالت محلول جامد می باشد.

گوگرد

این عنصر در فولادها به عنوان یک ناخالص محسوب می شود. گوگرد موجب تثبیت و پایداری سمنتیت می شود. این عنصر با آهن تشکیل ترکیب یوتکتیکی FeS می دهد. حضور این ترکیب با نقطه ذوب پایین در مرزدانه ها موجب منفصل شدن دانه ها در حین عملیات حرارتی و نورد شده و در نتیجه منجر به ایجاد ترک گرم و تردی شکنندگی فولادها می شود. به طور کلی گوگرد در فولادها به عنوان عنصری نامناسب معرفی می گردد ولی مقادیر کمی گوگرد در حدود 0.3 درصد در گروهی از فولادهای خوش تراش به جهت بهبود خواص تراشکاری و ماشین کاری مورد استفاده قرار می گیرد.

تاثیر توام عناصر کروم و مولیبدن در فولاد Mo40

هرچند حضور عنصر کروم به مقدار یک درصد سبب بالا رفتن مقاومت به حرارت می گردد ولی فولادهایی که تنها عنصر آلیاژی آن ها کروم می باشد، کمتر مورد استفاده می باشند. بنابراین می توان با افزودن عنصر مولیبدن به فولادهای کرومی، مقاومت به ضربه و خزش را در دماهای یکسان، نسبت به فولادهای کرومی، افزایش داد. همچنین مجموعه عناصر کروم و مولیبدن سبب افزایش چقرمگی به خصوص در مورد قطعات ضخیم می شوند. اصولا فولادهای کروم – مولیبدن مانند فولاد Mo40 دارای دو کاربرد اساسی به شرح زیر می باشند:

• مقاومت به حرارت تا دمای 600-500 درجه سانتی گراد با حفظ استحکام
• مقاومت به سایش

دو عنصر کروم و مولیبدن در فولادهای کم آلیاژ سبب افزایش مقاومت این فولاد در مقابل پدیده خزش می شوند.

کاربرد فولاد Mo40

فولاد Mo40 به عنوان یکی از پیشرفته‌ ترین فولادهای آلیاژی، جایگاه ویژه‌ ای در مهندسی مکانیک و ساخت‌ و ساز دارد و به دلیل ویژگی‌ های منحصر‌ به‌ فرد خود، اغلب به عنوان گزینه های ایده‌ آل برای پروژه‌ های حساس مطرح می‌ شود. انتخاب این فولاد برای پروژه‌ های صنعتی نیازمند بررسی دقیق فنی است، به طوری که درک تفاوت فولاد mo40 با ck45 می‌ تواند دیدگاه مهندسان را برای تصمیم‌ گیری میان فولادهای آلیاژی و کربنی ساده تغییر دهد و مسیر درستی را برای تضمین دوام و کارایی تجهیزات هموار سازد. این نوع فولاد کاربردهای وسیعی دارد از جمله:

• غلتک های صنایع سیمان
• غلتک های صنایع فولاد
• شاتونها
• چرخ های دنده
• محورهای خودرو
• دنده فرمان
• پیچ های مقاوم
• میله های اتصال
• زره آسیاب های گلوله ای مواد خام
• دیافراگم آسیاب مواد خام
• چکش آسیاب کلینگر
• ظروف تحت فشار
• سازه هواپیما

بررسی ریزساختار حاصل از عملیات حرارتی فولاد Mo40

تاثیر مولیبدن در تغییر دگرگونی فازی فولادی که 0.4 درصد کربن دارد با افزایش کروم تشدید می شود، مخصوصا وقتی که مقدار کروم بیش از 0.7 درصد باشد. با افزایش کروم گستره دما و زمان دگرگونی آستنیت به مارتنزیت و آستنیت به بینایت عریض تر می شود و دمای Bs کاهش می یابد. همچنین سختی پذیری فولادهای آلیاژهای با افزودن کروم افزایش می یابد و تاخیر بیشتری در دگرگونی فریت به پرلیت در فولادهای آلیاژی کروم – مولیبدن دار به وجود می آید.

نحوه تولید آلیاژ Mo40

ذوب و تهیه این آلیاژ در کوره های قوس الکتریکی و هم در کوره های القایی صورت می گیرد. نکته قابل توجه در ذوب این فولادها سرباره گیری کامل آن است و بخاطر همین است که به آلیاژهای با کیفیت معروف می باشند.

فولاد Mo40 یا همان آلیاژ AISI4140 یکی از فولادهای کم آلیاژ بوده که دارای مقاومت بالایی می باشد از این رو در صنایع مختلف به وفور یافت می گردد. از جمله خصوصیات مطلوب این فولاد می توان به مقاومت کششی مناسب، نسبت استحکام به وزن متوسط و شکل پذیری بسیار خوب اشاره نمود. شما می توانید جهت اطلاع از قیمت فولاد Mo40 به سایت مرکزآهن مراجعه نموده و یا با شماره های درج شده در سایت تماس بگیرید.

ترکیب شیمیایی فولاد mo40

ترکیب شیمیایی فولاد mo40 به گونه‌ای طراحی شده است که تعادلی عالی بین استحکام و چقرمگی ایجاد کند. عنصر اصلی تشکیل‌ دهنده این فولاد، کربن است که معمولاً حدود ۰.۳۸ تا ۰.۴۵ درصد وزنی را تشکیل می‌ دهد و پایه اصلی سختی را فراهم می‌ کند. عناصر آلیاژی کلیدی در این فولاد شامل کروم (حدود ۰.۹ تا ۱.۲ درصد) و مولیبدن (حدود ۰.۱۵ تا ۰.۳۰ درصد) هستند. کروم باعث افزایش سختی‌ پذیری و مقاومت به خوردگی می‌ شود، در حالی که مولیبدن نقش حیاتی در افزایش استحکام در دماهای بالا و جلوگیری از تردی دارد. سایر عناصر مانند منگنز، سیلیسیون، فسفر و گوگرد نیز با درصد‌های مشخص و کنترل شده در این ترکیب حضور دارند تا خواص مکانیکی و قابلیت جوش‌ کاری فولاد تضمین شود.

حداکثر سختی فولاد mo40

حداکثر سختی فولاد mo40 به شرایط عملیات حرارتی اعمال شده بر آن بستگی دارد، اما این فولاد پتانسیل سختی‌ پذیری بسیار بالایی دارد. پس از فرآیند آب‌ دهی (Quenching) و عملیات حرارتی مناسب، سختی این فولاد می‌ تواند به حدود ۵۵ راکول C (HRC) برسد. با این حال، در بسیاری از کاربردهای صنعتی برای جلوگیری از تردی و شکنندگی، فولاد را پس از سخت‌کاری عملیات تمپرینگ (Tempering) می‌ کنند که سختی نهایی را معمولاً در محدوده ۲۸ تا ۳۲ HRC یا بسته به نیاز قطعه تا حدود ۴۰ HRC تنظیم می‌کند. این سطح از سختی در کنار چقرمگی مناسب، این فولاد را برای قطعاتی که هم نیاز به استحکام بالا و هم مقاومت در برابر ضربه دارند، ایده‌ آل می‌ سازد.

فولاد Mo40 یک فولاد آلیاژی کم‌ آلیاژ با کربن متوسط است که به دلیل ترکیب هوشمندانه عناصری مانند کروم و مولیبدن، خواص مکانیکی فوق‌ العاده‌ای نظیر استحکام کششی بالا، سختی‌ پذیری عالی و مقاومت در برابر حرارت و خوردگی ارائه می‌ دهد. این فولاد که با نام‌ های استانداردی مانند 4140 و 42CrMo4 نیز شناخته می‌ شود، از طریق عملیات حرارتی آستنیته کردن، کوئنچ و تمپر کردن به ساختار مارتنزیتی با سختی تا حدود ۵۵ راکول C می‌ رسد و در ساخت قطعات حساس و پراستهانی مانند شفت‌ ها، چرخ‌دنده‌ ها، غلتک‌ های صنعتی و قطعات خودرو کاربرد وسیعی دارد. با وجود اینکه در بازار قیمت میلگرد ck45 نقطه مرجع فولادهای کربنی است، اما Mo40 به دلیل عملکرد برتر در شرایط سخت، انتخابی ایده‌ آل برای صنایعی است که به دنبال تضمین دوام، ایمنی و کارایی تجهیزات خود هستند.

سوالات متداول