ASTM5140是最常用的合金結(jié)構(gòu)鋼，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及淬透性均比40號(hào)鋼高，但焊接性有限，有形成裂紋的傾向。ASTM5140用于較重要的調(diào)質(zhì)零件，如交變負(fù)荷下工作的零件、中等轉(zhuǎn)速和中等負(fù)荷的零件。
適用范圍：
ASTM5140表面淬火后可作負(fù)荷和及耐磨性較高、而無(wú)很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、曲軸、銷(xiāo)子。
化學(xué)成份：
硅 Si：0.17～0.37
錳 Mn：0.70～0.90
硫 S ：允許殘余含量≤0.040
磷 P ：允許殘余含量≤0.035
鉻 Cr：0.70～0.90
鎳 Ni：允許殘余含量≤0.030
銅 Cu：允許殘余含量≤0.030
力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥785(80)
伸長(zhǎng)率 δ5 (%)：≥9
斷面收縮率 ψ (%)：≥45
沖擊功 Akv (J)：≥47
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥59(6)
硬度 ：≤207HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm
●熱處理規(guī)范及金相組織：
熱處理規(guī)范：淬火850℃,油冷；回火520℃,水冷、油冷。
●交貨狀態(tài)：以熱處理（正火、退火或高溫回火）或不熱處理狀態(tài)交貨，交貨狀態(tài)應(yīng)在合同中注明。
特性
5140鋼材是中碳調(diào)制鋼，冷鐓模具鋼。該鋼價(jià)格適中，加工容易，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進(jìn)組織球化，改進(jìn)硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在溫度550~570℃進(jìn)行回火，該鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能。該鋼的淬透性高，適合于高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。
應(yīng)用
經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負(fù)荷及中等速度工作
的機(jī)械零件，如汽車(chē)的轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸以及機(jī)床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；經(jīng)淬火及中溫回火后用于制造承受高負(fù)荷、沖擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉(zhuǎn)子、滑塊、套環(huán)等；經(jīng)淬火及低溫回火后用于制造承受重負(fù)荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實(shí)體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環(huán)等；經(jīng)調(diào)質(zhì)并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無(wú)很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷(xiāo)子、連桿、螺釘、螺帽、進(jìn)氣閥等。此外，這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動(dòng)零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸。
彈性模
彈性模量E(20℃) /MPa 200000～211700 ，切變模量G(20℃) 80800
熱處理
淬火850℃,油冷；回火520℃,水冷、油冷。40Cr表面淬火硬度為HRC52-60，火焰淬火能達(dá)到HRC48-55。
氮化處理
5140鋼材屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。
5140經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度。
5140調(diào)質(zhì)后氮化處理硬度最高能達(dá)到HRA72~78，即HRC43~55。
氮化工件工藝路線(xiàn)：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。軟氮化是活性氮化,現(xiàn)在比較常用的是氣體氮化.焊接
5140，以防止因基體散熱，造成焊縫內(nèi)部激冷淬裂。焊接后調(diào)質(zhì)前最好加一遍正火。 結(jié)晶時(shí)易偏析，對(duì)結(jié)晶裂紋（一種熱裂紋）比較敏感，焊接時(shí)容易在弧坑和焊縫中凹下的部分開(kāi)裂。含碳量較高，快冷時(shí)易得到對(duì)冷裂紋很敏感的淬硬組織（馬氏體組織）。過(guò)熱區(qū)在冷速較大時(shí)，很容易形成硬脆的高碳馬氏體而使過(guò)熱區(qū)脆化。
