Thép 1018 Và 4140: Làm Thế Nào Để Lựa Chọn Giữa Hai Loại?

Ngày nay, thép vẫn là một trong những vật liệu chính được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Kim loại này có một số tính năng khiến các nhà quản lý dự án và nhà sản xuất chọn nó cho dự án của họ. Hai trong số các mác thép được sử dụng phổ biến hiện nay là thép 1018 và thép 4140. Mặc dù chúng có một số điểm tương đồng nhưng có nhiều điểm để so sánh giữa thép 1018 và 4140.

Khi chọn loại vật liệu thép cho dự án của mình, bạn phải hiểu sự khác biệt giữa các tính năng của chúng. Điều này sẽ giúp bạn biết cái nào phù hợp nhất với dự án của bạn. Vì vậy, bài viết này sẽ trình bày các tính năng khác nhau của thép 1018 so với thép 4140. Với điều này, bạn sẽ có một bức tranh rõ ràng hơn về điểm nổi bật của các loại thép này và điểm nào không nên sử dụng chúng.

Thép 1018 là gì?

Thép 1018 là thép nhẹ có hàm lượng carbon trung bình thấp. Nhờ tỷ lệ mangan nhỏ, loại thép này nổi tiếng với sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền, độ cứng và độ dẻo của kim loại. Trong khi một số loại thép khác có thể vượt quá tính chất cơ học của nó, thép 1018 dễ gia công và có khả năng xử lý nhiệt cao. Điều này làm giảm chi phí và làm cho nó trở nên lý tưởng cho nhiều loại linh kiện.

Thép 1018 là gì?

Ưu nhược điểm của thép 1018

Ưu điểm

• Dễ dàng gia công, tạo hình, hàn và chế tạo.
• Bạn có thể dễ dàng hàn loại thép này mà không cần gia nhiệt trước hoặc gia nhiệt sau.
• Thích hợp cho các kỹ thuật tạo hình nguội, bao gồm uốn, uốn và uốn.
• Có thể được làm cứng bằng phương pháp cacbon hóa hoặc thấm cacbon.

Nhược điểm

• Khả năng chống ăn mòn thấp.
• Độ bền chảy và độ dẻo thấp của nó có thể ngăn ngừa hiện tượng giữ cạnh.

Thép 4140 là gì?

Thép 4140 là hợp kim thép crom-molypden có độ bền và độ cứng cao hơn. Hàm lượng crom của nó mang lại cho nó khả năng chịu lực tuyệt vời. Nhờ chứa hàm lượng Molypden, giúp cho thép 4140 có thêm khả năng chịu mài mòn. Hơn nữa, thép 4140 có thể được làm cứng bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm gia công nguội hoặc gia nhiệt & làm nguội. Chỉ có một số loại thép có thể sánh được với tính hữu dụng và tính linh hoạt của thép 4140.

Thép 4140 là gì?

Ưu và nhược điểm của thép 4140

Ưu điểm

• Thép 4140 có độ dẻo dai tuyệt vời và độ bền cao.
• Nó cũng có khả năng chống ăn mòn tốt.
• Thép 4140 được xử lý nhiệt thể hiện độ bền tốt, tính chất cơ học toàn diện tuyệt vời và năng suất cao.

Nhược điểm

• • Khả năng hàn kém hơn.

Sự khác biệt giữa Thép 1018 và 4140: So sánh chi tiết

Sau khi xem xét tổng quan về hai loại thép, chúng ta cần xem xét sự khác biệt chính giữa thép 1018 và 4140. Vì vậy, chúng tôi sẽ so sánh chúng dựa trên các nội dung sau:

Thành phần hóa học (Thành phần hợp kim)

Bạn có thể đoán sự khác biệt đầu tiên giữa thép 1018 và 4140 từ bốn chữ số của chúng. Chữ số đầu tiên cho biết loại thép đó là gì, trong khi chữ số thứ hai cho bạn biết liệu có bất kỳ sửa đổi nào đối với hợp kim hay không. Hai chữ số cuối cùng cho biết lượng carbon trong thép thành phẩm.

Từ đó, bạn sẽ thấy rằng thép 1018 là thép carbon không có sửa đổi gì. Nó cũng chứa khoảng 0,18% carbon. Mặt khác, thép 4140 là thép molypden có sửa đổi (bổ sung crom). Ngoài ra, nó chứa khoảng 0,40% carbon. Biểu đồ dưới đây phân tích thành phần hóa học của thép 4140 so với 1018:

Tính chất cơ học

Cường độ năng suất

Thép 4140 có cường độ năng suất cao hơn 60.200 PSI (415 MPa) so với thép 1018 với 53.700 PSI (370 MPa). Nhờ đó, thép 4140 có thể chịu được va đập, áp lực nhiều hơn mà không bị biến dạng. Cường độ năng suất cao hơn của nó là kết quả của thành phần hóa học của nó.

Độ đàn hồi

Đặc tính này là một phương tiện để hiểu khả năng phục hồi và khả năng chống biến dạng của vật liệu. Độ đàn hồi cũng liên quan đến độ cứng của kim loại. Thép 1018 có mô đun đàn hồi 205 GPa, trong khi thép 4140 nằm trong khoảng từ 190 đến 210 GPa. Điều này cho thấy cả hai loại thép đều phản ứng tương tự với biến dạng đàn hồi.

Độ cứng vật liệu

Độ cứng của vật liệu thể hiện khả năng chống biến dạng bằng cách xuyên thấu hoặc các phương tiện khác. Thép 4140 có chỉ số độ cứng Brinell là 200, trong khi thép 1018 có chỉ số độ cứng từ 130 đến 140. Điều này cho thấy loại trước cứng hơn nhiều so với loại sau. Tuy nhiên, cả hai loại vật liệu thép đều có đủ độ cứng để chịu được áp lực mà không bị biến dạng.

Chống ăn mòn

Thép 4140 có khả năng chống ăn mòn cao hơn 1018 nhờ hàm lượng crom. Đây là một trong những đặc tính của thép 4140 giúp nó trở nên hữu ích hơn cho các ứng dụng ngoài trời. Các nhà sản xuất thường lựa chọn vật liệu thép này để chế tạo các bộ phận dự kiến ​​tiếp xúc với vật liệu ăn mòn.

Tính chất nhiệt và điện

Chịu nhiệt độ

Chúng tôi so sánh khả năng chịu nhiệt độ của thép 1018 và 4140 bằng cách phân tích điểm nóng chảy của chúng. Cả hai loại thép đều có cùng điểm nóng chảy từ 1420°C đến 1460°C. Do đó, cả hai hợp kim này đều có thể chịu được nhiệt độ cao với phản ứng xử lý nhiệt tuyệt vời. Do đó, có sự phân bố tuyệt vời của các nguyên tố trong kim loại.

Dẫn nhiệt

Vật liệu thép nói chung là chất dẫn nhiệt kém. Tuy nhiên, thép 1018 có độ dẫn nhiệt cao hơn thép 4140. Điều này là do sự khác biệt trong thành phần hóa học của chúng. Độ dẫn nhiệt của 1018 là 52 W/mK, trong khi của 4140 là 43 W/mK.

Tính dẫn điện

Mặc dù có độ dẫn nhiệt thấp nhưng vật liệu thép lại là chất dẫn điện tương đối tốt. Vì vậy, chúng là sự lựa chọn tuyệt vời cho môi trường nhiệt độ cao. Mặc dù sự khác biệt về độ dẫn điện của chúng là nhỏ nhưng thép 4140 là chất dẫn điện tốt hơn 1018.

Chế tạo và xử lý nhiệt

Khả năng gia công

Thép hợp kim 4140 có khả năng gia công cao trong điều kiện ủ. Độ dẻo cao của nó cho phép nó dễ dàng được hình thành bằng các kỹ thuật thông thường. Tuy nhiên, bản chất cứng hơn của nó khiến nó đòi hỏi áp lực và lực cao hơn để tạo hình đầy đủ.

Tương tự như vậy, thanh thép hoàn thiện nguội 1018 rất dễ gia công, tạo hình, hàn và chế tạo. Người thợ máy sẽ không gặp khó khăn gì khi lấy chính xác những gì có trong thiết kế của bạn. Bạn thậm chí có thể hàn loại thép này mà không cần xử lý trước hoặc sau gia nhiệt. Ngoài ra, nó hoạt động tốt với bất kỳ quy trình hàn thông thường nào. Tuy nhiên, hàn thép 1018 được cacbonit hóa hoặc cacbonat hóa có thể không phải là một ý tưởng hay.

Xử lý nhiệt

Thép AISI 4140 có thể chịu được xử lý nhiệt mà không bị biến dạng. Nó có thể được làm nóng đến 845°C và sau đó được làm nguội trong dầu. Một số nhà sản xuất còn làm nóng nó ở nhiệt độ 913°C trước khi làm mát bằng không khí và đông cứng. Nói chung, vật liệu thép này có thể chịu được các phương pháp xử lý nhiệt như: rèn, làm nóng, làm nguội, ủ…

Thép 1018 và 4140: Loại nào phù hợp nhất với bạn?

Việc lựa chọn giữa các loại kim loại khác nhau có thể dễ dàng. Tuy nhiên, việc quyết định giữa các hợp kim của cùng một kim loại có thể khá khó khăn. Trong trường hợp này, loại thép bạn chọn sẽ phụ thuộc vào ứng dụng và thông số kỹ thuật ưa thích của bạn. Dưới đây là những yếu tố hàng đầu cần xem xét để đưa ra quyết định tốt nhất:

Sức mạnh

Độ bền kéo của vật liệu thép là yếu tố quan trọng cần xem xét, đặc biệt nếu các bộ phận của bạn sẽ được sử dụng trong môi trường có áp suất cao. Điều này sẽ đảm bảo rằng vật liệu có thể chịu được sức căng mà không bị biến dạng.

Thép 4140 có độ bền kéo cao hơn 655 MPa so với thép 1018 có 440 MPa. Do đó, loại 4140 có thể chịu được áp lực và va đập nhiều hơn loại 1018. Vì vậy, nó là lựa chọn tốt hơn cho các ứng dụng yêu cầu tần suất tác động cao.

Thuộc tính gia công

Khả năng gia công của các loại thép phần lớn phụ thuộc vào khả năng dễ dàng sửa đổi của chúng. Cả thép AISI 4140 và 1018 đều dễ dàng gia công, chế tạo, tạo hình và hàn ở trạng thái ủ. Tuy nhiên, biến thể 4140 chứa hàm lượng carbon cao hơn.

Vì vậy, trong quá trình hàn phải có biện pháp phòng ngừa thích hợp để tránh bị nứt. Trong khi thép 1018 dễ gia công và hàn được thì thép 4140 có thể yêu cầu xử lý trước và sau gia nhiệt để ngăn ngừa nứt.

Chống ăn mòn

Tốt nhất bạn cũng nên xem xét môi trường hoạt động của sản phẩm dự định trước khi chọn loại thép để sử dụng. Các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng phần lớn đến chất lượng hoạt động của thành phần. Thép 4140 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn vì thành phần hóa học của nó. Hàm lượng crom và molypden của nó mang lại khả năng chống chịu đáng kể trong môi trường ăn mòn. Do đó, nó là vật liệu đáng tin cậy cho các bộ phận ngoài trời có khả năng tiếp xúc với môi trường ăn mòn.

Khả năng xử lý nhiệt

Không phải tất cả các loại thép đều có thể trải qua quá trình xử lý nhiệt, đây là yếu tố quan trọng cần xem xét trước khi đưa ra lựa chọn. May mắn thay, cả thép 1018 và 4140 đều có thể được xử lý nhiệt dễ dàng, giúp cải thiện độ bền kéo và độ cứng tuyệt vời. Các quy trình xử lý nhiệt cũng mang lại khả năng chống mài mòn và mài mòn cho vật liệu mà không ảnh hưởng đến độ dẻo và độ bền của chúng.

Ứng dụng của thép 1018 và 4140

Thép 1018 có nhiều ứng dụng, hữu ích cho các bộ phận cần tạo hình nguội. Nó cũng thích hợp cho các bộ phận được cacbon hóa, bao gồm bánh răng, giá đỡ dụng cụ và các bộ phận máy khác. Những thứ khác bao gồm ốc vít, chốt, trục, bánh cóc, trục xoay, v.v. Thép 1018 cũng giúp sản xuất hàng tiêu dùng như bu lông neo, miếng đệm và trục. Một số nhà sản xuất cũng sử dụng loại thép này cho các ứng dụng kết cấu.

Mặt khác, độ bền, độ cứng và khả năng chịu nhiệt độ của thép 4140 khiến nó phù hợp để chế tạo các vật rèn có độ bền cao. Nó có một số ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô và các nhà sản xuất sử dụng nó cho thiết bị truyền động, bánh răng kéo, trục sau, kẹp lò xo, v.v. Các bộ phận điển hình khác được làm bằng thép 4140 bao gồm trục, bu lông và đai ốc, đồ gá lắp, bánh răng, đồ đạc, v.v.

Tìm đối tác đáng tin cậy để đưa ra lựa chọn

Bạn có thấy khó khăn khi chọn vật liệu kim loại cho dự án của mình không? Hoặc nếu bạn cần một chuyên gia để giúp bạn tận dụng tối đa cả hai loại vật liệu, Thép Đại Phát sẵn sàng trợ giúp.

Chúng tôi cung cấp các dịch vụ gia công kim loại cho thép, nhôm, v.v. Dù là sản xuất nguyên mẫu hay sản xuất bộ phận khối lượng thấp, đội ngũ kỹ sư của chúng tôi đều có thể chọn vật liệu phù hợp cho bạn và đáp ứng nhu cầu của bạn với tiêu chuẩn cao. Chỉ cần gửi tệp CAD của bạn để nhận báo giá ngay lập tức.

Lựa chọn nguyên liệu là một khía cạnh cực kỳ quan trọng trong quá trình phát triển sản phẩm. Hợp kim thép được sử dụng rộng rãi trong các dự án chế tạo kim loại và việc chọn loại phù hợp sẽ đảm bảo bạn đạt được hiệu quả tốt nhất từ ​​dự án của mình. Chúng tôi đã so sánh thép 1018 và 4140 trong bài viết này dựa trên các thông số khác nhau. Nếu bạn đang muốn sử dụng một trong những vật liệu này cho dự án của mình, bạn nên kiểm tra các tính năng của chúng và chọn một vật liệu lý tưởng.

Câu hỏi thường gặp

4140 có phải là thép cacbon không?

Thép 4140 là thép hợp kim thấp hoặc thép carbon. Việc bổ sung molypden và crom làm cho nó trở thành một trong những loại thép hợp kim phổ biến nhất hiện có. Molypden làm tăng độ dẻo dai trong khi crom làm tăng khả năng chống ăn mòn.

Thép 1018 dẻo hay giòn?

Thép 1018 có thành phần hóa học tạo ra vật liệu dẻo, bền với độ cứng và độ dẻo dai tương đối thấp so với các hợp kim khác.

Các chữ số trong mác thép biểu thị điều gì?

Chữ số đầu tiên cho biết loại thép đó là gì, trong khi chữ số thứ hai cho bạn biết liệu có bất kỳ sửa đổi nào đối với hợp kim hay không. Hai chữ số cuối cùng cho biết lượng carbon trong thép thành phẩm.