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、而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、曲軸、銷子。
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很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、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：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熱區(qū)脆化。
