4140 (AISI/SAE 4140) ist ein niedriglegierter Chrom-Molybdän-Stahl mit etwa 0,40 % Kohlenstoff – die „41“ kennzeichnet die Chrom-Molybdän-Familie, die „40“ deutet auf den ungefähren Kohlenstoffgehalt hin. Er wird häufig unter dem Handelsnamen „Chromoly“ oder „Chrom-Moly-Stahl“ verkauft und ist einer der am weitesten verbreiteten legierten Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt in Industrie und Automobilbau.
Chemische Zusammensetzung
| Element | Gehalt |
|---|---|
| Kohlenstoff (C) | 0.38%–0.43% |
| Chrom (Cr) | 0.80%–1.10% |
| Molybdän (Mo) | 0.15%–0.25% |
| Mangan (Mn) | 0.75%–1.00% |
| Silizium (Si) | 0.15%–0.35% |
| Eisen (Fe) | Rest (~96,7 %–97,8 %) |
Warum die Legierungselemente wichtig sind
Chrom erhöht Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit; Molybdän hält Festigkeit und Zähigkeit auch in dickeren Querschnitten gleichmäßig und verbessert die Härtbarkeit weiter. Zusammen lassen sie 4140 stark auf Wärmebehandlung ansprechen – Vergüten (Härten und Anlassen) kann Härte und Festigkeit je nach Bauteilanforderung über einen weiten Bereich einstellen.
Mechanische Eigenschaften
Wärmebehandelter 4140 kann je nach Zustand und Verarbeitung ein breites Spektrum an Zugfestigkeiten erreichen. Verwenden Sie das Werkstoffzeugnis des Lieferanten für den tatsächlichen Wert; eine allgemeine Spanne ist keine Auslegungsspezifikation.
Typische Anwendungen
| Kategorie | Beispiele |
|---|---|
| Automobil | Achsschenkel, Pleuel, Antriebswellen, Rennsportkomponenten |
| Industriemaschinen | Wellen, Zahnräder/Kettenräder, Kurbelwellen, Hydraulikkomponenten |
| Werkzeugbau | Werkzeughalter |
| Verbindungselemente | Hochfeste Schrauben |
| Öl & Gas | Bohrloch- und Oberflächenausrüstung |
| Luft- und Raumfahrt | Strukturbauteile, Fahrwerk (Flugzeug) |
Wie 4140 im Vergleich zu benachbarten Güten abschneidet
| Verglichen mit | Wie sich 4140 unterscheidet |
|---|---|
| 1018 (kohlenstoffarmer Stahl) | Deutlich höhere Festigkeit und Härte, aber teurer und schwieriger zu schweißen |
| 4130 (Chrom-Molybdän-Stahl) | Der höhere Kohlenstoffgehalt gibt 4140 eine größere erreichbare Härte/Festigkeit; 4130 hat bessere Schweißbarkeit und ist leichter, weshalb er die übliche Wahl ist, wo Schweißbarkeit oder Gewicht wichtiger sind als Spitzenfestigkeit |
| Edelstahl | Mechanisch in vielen Fällen fester, doch der Chromgehalt liegt weit unter Edelstahlniveau – 4140 bietet keine Korrosionsbeständigkeit auf Edelstahlniveau |
Hinweis zur Schweißbarkeit
Der mittel- bis hochlegierte Kohlenstoffgehalt von 4140 macht ihn zu einem nicht einfach zu verschweißenden Stahl – Vorwärmen und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen sind in der Regel nötig, um Risse zu vermeiden. Derselbe Mechanismus wie in Was ist Kohlenstoffstahl? beschrieben: höherer Kohlenstoffgehalt widersteigt der lokalen Erwärmung und Abkühlung, die das Schweißen der Naht zumutet.
Weitere Artikel: Was ist Kohlenstoffstahl? · Was ist der Unterschied zwischen Kohlenstoff- und legiertem Stahl?
