AISI 8740 ve AISI 4340 ikisi de ıslah edilerek kullanılan düşük alaşımlı çeliklerdir — paslanmaz değildirler. Karbon oranları aynıdır (%0,38 – 0,43). Fark, alaşım elementlerinin miktarındadır: 4340 çok daha fazla nikel ve krom içerir.
Bileşimdeki fark
8740 bir 87xx serisi çeliktir: az miktarda krom, nikel ve molibden içerir. 4340 ise nikeli üç kattan fazlaya, kromu ise yaklaşık bir buçuk katına çıkarır. Molibden ikisinde de aynı seviyededir.
Bunun pratik karşılığı sertleşebilirliktir. Earle M. Jorgensen 4340’ın “4100 serisinden çok daha derin sertleşebilirliğe” sahip olduğunu, voestalpine BÖHLER “sertleşebilirliğinin iyi, çekme ve akma dayanımının 4140’tan yüksek” olduğunu belirtiyor. Service Steel Aerospace ise 4340 için yaklaşık 89 mm (3,5 inç) çapa kadar boydan boya sertleşme bildiriyor.
Rakamlarla karşılaştırma
Değerler döküm analizi sınırlarıdır.
| ÖZELLİK | AISI 8740 | AISI 4340 |
|---|---|---|
| Karbon (C) | %0,38 – 0,43 | %0,38 – 0,43 |
| Mangan (Mn) | %0,75 – 1,00 | %0,60 – 0,80 |
| Krom (Cr) | %0,40 – 0,60 | %0,70 – 0,90 |
| Nikel (Ni) | %0,40 – 0,70 | %1,65 – 2,00 |
| Molibden (Mo) | %0,20 – 0,30 | %0,20 – 0,30 |
| Silisyum (Si) | %0,15 – 0,35 | %0,15 – 0,35 |
| Fosfor (P) | max %0,035 | — |
| Kükürt (S) | max %0,040 | — |
| Havacılık şartnamesi | AMS 6322 | AMS 6414 (VAR) / AMS 6415 (hava ergitme) |
| Paslanmaz mı? | hayır | hayır |
Molibden notu: TimkenSteel/Metallus 8740 için %0,15 – 0,25 yayımlıyor; Aircraft Materials, AMS Resources, MW Components ve Titanium Industries %0,20 – 0,30 veriyor. Çoğunluk ikinci değerde birleşiyor, ama farkı belirtiyoruz.
AISI 8740’ın mekanik değerleri
8740 için tek bir “mekanik özellikler tablosu” yayımlamak doğru olmaz: değerler teslim durumuna göre değişir ve kaynaklar normalize edilmiş durumda bile birbirini tutmuyor. Bulunabilenler, kaynak adıyla:
| NORMALİZE DURUM | DEĞER | KAYNAK |
|---|---|---|
| Sertlik | 269 HB / 27 HRC | MW Components, Alloys International, Titanium Industries |
| Kopma uzaması | %16 | MW Components, Alloys International, Titanium Industries |
| Elastisite modülü | 205 GPa (29.700 ksi) | MW Components, Alloys International, Titanium Industries |
| Çekme (Rm) | 930 MPa (135.000 psi) | MW Components (870 °C’de normalize, 13 mm yuvarlak) |
| Çekme (Rm) | 938 MPa | Alloys International |
| Çekme (Rm) | 855 MPa (120 ksi) | ASTM A519 (boru, “tipik”) |
| Akma (Rp0,2) | 550 MPa (79.800 psi) | MW Components |
| Akma (Rp0,2) | 620 MPa | Alloys International |
| Akma (Rp0,2) | 621 MPa (90 ksi) | ASTM A519 (boru, “tipik”) |
Akma dayanımındaki 70 MPa’lık fark gerçektir ve ortalaması alınamaz. Tasarım yapıyorsanız hangi kaynağa göre çalıştığınızı belirtin, ya da dökümün kendi sertifikasını isteyin.
Su verilmiş ve temperlenmiş durum
Bulabildiğimiz tek bağımsız ve tam ölçüm seti NASA’nın 1973 tarihli TM X-64791 raporudur (J. W. Montano). Yaklaşık 25 mm çapında çubuk, 899 °C’den yağda su verilmiş:
| TEMPERLEME | Sertlik | Rm | Rp0,2 | A (50 mm) | Kesit daralması |
|---|---|---|---|---|---|
| 635 °C (1175 °F) | 28 – 29 HRC | 906 MPa (131,4 ksi) | 822 MPa (119,2 ksi) | %23,0 | %65,1 |
| 454 °C (850 °F) | 40 HRC | 1271 MPa (184,3 ksi) | 1205 MPa (174,8 ksi) | %16,7 | %57,5 |
Kaynak: NASA TM X-64791. Bu iki nokta dışında çok sıcaklıklı bir temperleme eğrisi doğrulanamadı; internette dolaşan eğriler tek bir veri toplayıcıya dayanıyor.
Isıl işlem
Su verme ortamı yağdır. Çevrim için bulunan tek tam set SECO/WARWICK’in Isıl İşlem Veri Kitabı’ndan gelir: normalize 816 – 871 °C, tavlama 816 – 871 °C, sertleştirme 829 – 857 °C, temperleme “istenen sertliğe göre”. Dikkat: NASA aynı çelikte 899 °C’den ostenitlemiştir; iki değer de kaynağıyla birlikte verilmelidir, ortalaması alınmamalıdır.
8740H: sertleşebilirlik garantili sürüm
8740’ın bir de H sürümü vardır (UNS H87400): sertleşebilirlik bandı garanti edilir ve ASTM A304 ile SAE J1268 kapsamındadır. Bileşim sınırları standart 8740’tan biraz farklıdır:
| ELEMENT | 8740H (ASTM A304 / SAE J1268) |
|---|---|
| Karbon (C) | %0,37 – 0,44 |
| Mangan (Mn) | %0,70 – 1,05 |
| Silisyum (Si) | %0,15 – 0,35 |
| Nikel (Ni) | %0,35 – 0,75 |
| Krom (Cr) | %0,35 – 0,65 |
| Molibden (Mo) | %0,20 – 0,30 |
Sertleşebilirlik bandının sayısal Jominy değerleri her iki standartta da yalnızca grafik olarak verilir; sayısal tablo yayımlanmamıştır. İnternette bulacağınız 8740H Jominy tablolarına güvenmeyin.
Havacılık cıvatalarında mukavemet sınıfları
8740’ı asıl önemli kılan budur. Üç standart mukavemet sınıfında kullanılır:
| SINIF | Minimum çekme dayanımı | Standart | Sertlik |
|---|---|---|---|
| 125 ksi | 862 MPa (125.000 psi) | AN cıvataları (Jet-Tek, Aircraft Spruce) | — |
| 160 ksi | 1103 MPa (160.000 psi) | NAS6203 – NAS6220 | 36 – 40 HRC (Military Fasteners) |
| 180 ksi | 1241 MPa (180.000 psi) | NAS624 – NAS644 (12 köşe) | 39 – 43 HRC (FastenerDimensions) |
NAS6203–6220 standardının kendi metni, izin verilen malzemeleri 4140 (AMS 6349), 4340 (AMS 6415 / 6484) ve 8740 (AMS 6322 veya AMS 6325/6327) olarak sayar; ısıl işlem AMS 2759’a göre yapılır. SPS Technologies kendi kataloğunda 180 ksi sınıfını AISI 8740 ile, maksimum servis sıcaklığı 232 °C (450 °F) olarak veriyor.
AMS 6322’nin sayısal mekanik şartlarını yayımlamıyoruz.
SAE’nin tam metni ücretlidir ve internette dolaşan üç ayrı “AMS 6322 değerleri” birbiriyle çelişiyor; birinde sertlik ile çekme dayanımı metalurjik olarak bağdaşmıyor. Şartname değeri gerekiyorsa SAE AMS 6322’nin güncel baskısı satın alınmalıdır.
Bu tablonun okunuşu. Kaynak adı yazılmayan satırlar en az dört bağımsız kuruluşta doğrulanmıştır. Parantez içinde kuruluş adı geçen satırlar daha az sayıda kaynakta bulunabildiği için kaynağıyla birlikte veriliyor. Doğrulayamadığımız hiçbir değer yazılmamıştır.
Sipariş verirken dikkat — en sık yapılan hata
AMS 6349, 8740 veya 4340 değildir — 4140’tır.
AMS 6349’un başlığı “Steel Bars, 0.95Cr – 0.20Mo (0.38 to 0.43C) (SAE 4140), Normalized”dir. Bu şartnamenin bu çiftteki hiçbir malzemeyle ilgisi yoktur. 8740’ın havacılık şartnamesi AMS 6322‘dir (“0.50Cr – 0.55Ni – 0.25Mo (0.38–0.43C) (SAE 8740)”).
AMS 6414 ile AMS 6415 arasındaki fark kimya değil, ergitme yöntemidir.
İkisi de SAE 4340’tır. AMS 6414 vakum ark refüzyonlu (VAR/CEVM), AMS 6415 hava ergitmelidir. 6414 istenen bir yere 6415 vermek uygunsuzluktur — ve sertifikada ayırt edilmesi gereken tek satır budur.
Isıl işlem ve iki metalurjik uyarı
4340 tipik olarak yaklaşık 800 – 860 °C’den yağda su verilir ve istenen mukavemet seviyesine göre 204 – 649 °C arasında temperlenir. voestalpine BÖHLER, mühendislik uygulamaları için 540 – 680 °C bandını öneriyor.
Hidrojen gevrekliği. Yüksek mukavemetli bu çelikler kaplandığında (kadmiyum, çinko-nikel) hidrojen alır ve gevrekleşebilir. Gevreklik giderme fırınlama şartları SAE AMS 2759/9 ile yönetilir. İnternette dolaşan sıcaklık ve süre değerlerini kullanmayın; standardın kendisine bakın.
Temper kırılganlığı. voestalpine, molibden katkısının 4340’ı klasik temper kırılganlığına karşı korduğunu belirtiyor. Bundan ayrı olarak literatürde 4340’a özgü bir temperlenmiş martenzit kırılganlığı (yaklaşık 250 – 400 °C temperleme bölgesi) tanımlanmıştır. Bu iki olgu farklıdır, birbirine karıştırılmamalıdır.
İkisi de paslanmaz değildir
Krom oranları %0,40 – 0,90 aralığındadır. Bir çeliğin paslanmaz sayılması için EN 10088-1 en az %10,5 krom ister. Dolayısıyla her iki malzeme de koruyucu kaplama olmadan kullanılamaz.
Nerede kullanılır?
4340: ağır hizmet ve uçak milleri, krank milleri, aks milleri, dişliler, iniş takımı parçaları, yüksek mukavemetli cıvata ve saplamalar, kuyu içi takımlar, kalıplar.
8740: akslar, tij bağlantıları, sondaj ağırlıkları, piston kolları, uçak motoru cıvataları.
Gösterimler, standartlar ve AMS karşılıkları
Aynı çelik, hangi sistemde konuştuğunuza göre farklı isimle anılır. Sipariş ve sertifika karışıklıklarının çoğu buradan çıkar, o yüzden kısaca özetleyelim:
- AISI — Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü’nün kalite adlandırmasıdır (410, 316L gibi). Günlük dilde en yaygın kullanılan isimdir, ama tek başına bir satın alma şartnamesi değildir: bileşim ve mekanik şartlar ASTM standartlarında tanımlanır.
- UNS — ASTM ile SAE’nin ortak Birleşik Numaralandırma Sistemi’dir (S41000 gibi). Kuzey Amerika’da sipariş ve sertifikada esas alınan numaradır ve AISI adından daha kesindir.
- W.Nr / EN — Avrupa malzeme numarası (1.4006 gibi) ve EN adı (X12Cr13 gibi). Avrupa’da esas alınan gösterim budur. AISI karşılığıyla çoğu zaman yaklaşık eşdeğerdir; karbon, kükürt veya molibden sınırları sıklıkla farklıdır.
- AMS — SAE’nin havacılık malzeme şartnameleridir. AMS yalnızca bileşimi değil; ergitme yöntemini, ürün formunu, ısıl işlem durumunu ve muayene şartlarını da bağlar. Havacılık ve savunma siparişlerinde belirleyici olan gösterim budur.
| GÖSTERİM | AISI 8740 | AISI 4340 |
|---|---|---|
| AISI / ticari ad | AISI 8740 | AISI 4340 |
| EN malzeme no (W.Nr) | — | — |
| UNS numarası | — | G43406 |
| AMS şartnameleri | AMS 6322 · AMS 6325 | AMS 6414 · AMS 6415 |
| Ürün sayfası | AISI 8740 teknik sayfası | AISI 4340 teknik sayfası |
İki hatırlatma. Birincisi: AMS numarası ürün formuna ve duruma özeldir. Aynı kalitenin çubuk, sac ve dövme için ayrı AMS şartnameleri olabilir; bir AMS numarası talep etmeden önce hangi ürün formunu istediğinizi netleştirin.
İkincisi: yukarıdaki tabloda AISI adı, malzeme numarası, UNS ve AMS bilgileri Defence Metal ürün sayfalarındaki gösterimlerdir. Farklı bir standart baskısına veya farklı bir ürün formuna göre çalışıyorsanız, malzeme numarasını ve şartname baskısını siparişinize açıkça yazın.