4130合金钢成分及性能

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海工领域4130材料焊接要点综述

石油、天然气钻采设备常用AISI 4130低合金钢作为井口设备本体、法兰连接件、阀门零件、紧固件等零部件的制造材料，制造过程中常遇到焊接工序且对焊接质量要求非常高。4130结构钢具有高的强度和韧性，淬透性较高，在油中临界淬透直径15～70mm；钢的热强度性也较好，在500℃以下具有足够的高温强度，但550℃时其强度显著下降；当合金元素在下限时焊接相当好，但接近上限时焊接性中等，并在焊前需预热到175℃以上；钢的可切削性良好，冷变形时塑性中等；热处理时在300～350℃的范围有第一类回火脆性；有形成白点的倾向。

化学成分

碳 C ：0.28～0.33

硅Si：0.15～0.35

锰Mn：0.40～0.60

硫S ：允许残余含量≤0.040

磷P ：允许残余含量≤0.035

铬Cr：0.80～1.10

镍Ni：允许残余含量≤0.030

铜Cu：允许残余含量≤0.030

钼Mo：0.15～0.25

力学性能

抗拉强度σb (MPa)：≥930(95)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)

伸长率δ5 (%)：≥12

断面收缩率ψ (%)：≥50

冲击功Akv (J)：≥63

冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥78(8)

硬度：≤229HB

试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm

热处理规范：淬火880℃，水冷、油冷；回火540℃，水冷、油冷。

AISI4130因其调质处理后具有较高的综合力学性能，通常是在调质状态下使用，当含碳量为下限的钢也可用作要求心部强度较高的渗碳钢。在中型机械制造业中主要用于制造截面较大、在高应力条件下工作的调质零件，如轴、主轴以及受高负荷的操纵轮、螺栓、双头螺栓、齿轮等；在化工工业中用来制造焊接零件、板材与管材构成的焊接结构和在含有氮氢介质中工作的温度不超过250℃的高压导管；在汽轮机、锅炉制造业中用于制造450℃以下工作的紧固件、500℃以下受高压的法兰和法兰盖，也大量应用在石油、天然气钻采设备零部件的制造，在制造过程中经常遇到焊接工序，如节流阀阀体与直角法兰的焊接、适配器的管对管焊接以及零件补焊返修等，这些产品对焊接工艺质量的要求非常高，焊后不得有明显缺陷且必须通过严格的无损检测（探伤）。其中使用在隔水管中的升压管汇和节流压井管汇最为普遍。

AISI4130材料的焊接工艺研究和经验交流

石油、天然气钻采设备常用AISI 4130低合金钢作为井口设备本体、法兰连接件、阀门零件、紧固件等零部件的制造材料，制造过程中常遇到焊接工序且对焊接质量要求非常高。通过对该材料的焊接参数分析和工艺研究，指出影响焊接质量的主要因素。对焊接过程中存在的问题进行举例介绍，并交流解决经验。

标签：AISI 4130；焊接；工艺研究

引言

AISI 4130因其调质处理后具有较高的综合力学性能，为国内外广泛使用的低合金钢材料，常见于主轴、本体、齿轮、紧固件及阀门零件等诸多产品的制造中，笔者所在公司也将其大量应用在石油、天然气钻采设备零部件的制造，在制造过程中经常遇到焊接工序，如节流阀阀体与直角法兰的焊接、适配器的管对管焊接以及零件补焊返修等，这些产品对焊接工艺质量的要求非常高，焊后不得有明显缺陷且必须通过严格的无损检测（探伤）。为此，对此种材料的焊接工艺进行研究，并对焊接过程中碰到的问题举例介绍和经验交流。

1 焊接主要缺陷和对策

1.1 冷裂纹产生倾向

因合金钢材料的焊接裂纹产生主要是冷裂纹，而热裂纹主要发生在奥氏体不锈钢、镍合金和铝合金中，因此需重点分析冷裂纹的产生情况。按碳当量法计算CE（AWS）值来评估钢材冷裂纹倾向以及材料焊接性，碳当量及板厚关系如图1所示[1]：

CE（AWS）=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+（Cu/13+P/12）（%）

（其中Cu含量<0.5%，P含量<0.05%时不计入该公式）

经计算，CE（AWS）值为0.679，按图1评估得出材料焊接性较差，裂纹敏感性较高，易产生冷裂纹；同时，根据图1还可以看出，随着板厚（即材料壁厚）的增加，焊接性愈来愈差。

对AISI 4130材料力学性能影响因素的控制

对AISI 4130材料力学性能影响因素的控制作者：王诚许福东廉培霞

来源：《科技创新与应用》2018年第30期

摘要：AISI 4130材料因其具有较高的强度、良好的低温冲击性能、耐硫化氢酸性介质应力腐蚀、性价比较高而在井口装置和采油树设备上得到了广泛使用，并可通过不同的炼钢、锻造和热处理控制方法获得不同的强度性能。文章从材料的选择、原材料、热处理三方面的控制来探讨，为得到稳定的AISI 4130 75K及以上级别的性能。

关键词：AISI 4130；力学性能；热处理

中图分类号：TG156 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0001-04

Abstract： AISI 4130 is widely used in wellhead equipment and oil tree equipment because of its high strength， good low temperature impact property， hydrogen sulfide resistance to acid medium stress corrosion resistance， and high performance-price ratio. Different strength properties can be obtained by different control methods of steel-making， forging and heat treatment. This paper discusses the control of material selection， raw material and heat treatment in order to obtain stable properties of AISI 4130 75K and above.

4130材料

4130材料是一种低合金钢，其主要成分为碳（0.28-0.33%）、

铬（0.8-1.1%）、锰（0.4-0.6%）、硅（0.15-0.3%）、钼

（0.15-0.25%）、磷（最大0.04%）、硫（最大0.04%）和铁。

4130材料具有较高的强度和良好的可焊性，使其成为广泛应

用于工程和构造方面的重要材料。它的高强度来自于钼的添加，而钒和铬的添加增加了抗蚀性和耐磨性。

在航空、汽车、摩托车和自行车等交通工具行业中，4130材

料常用于制造车架、发动机零件和悬挂系统等。由于其高强度和良好的焊接性能，4130材料可以制造更轻、更坚固的零部件，提高整体性能和燃油效率。

在石油和天然气行业中，4130材料被广泛应用于制造油井套

管和管道。其耐腐蚀性和耐高温性能使其能够承受油井环境中的恶劣条件，并保证油气的安全运输和储存。

4130材料还常用于制造高性能自行车、摩托车和赛车等运动

设备。它的高强度和轻质化特性使得运动设备更加稳定和灵活，提高运动员的竞技水平和安全性。

此外，4130材料还用于制造船舶、农机、建筑和机械设备等

领域。其高强度和耐久性使其能够承受各种环境和重载条件下的应力，并确保设备的长期使用。

总的来说，4130材料是一种具有高强度、良好可焊性和抗腐

蚀性能的低合金钢。它在多个工程和构造领域具有广泛的应用，能够满足各种特定要求并提高整体性能。随着技术的进步和需求的增长，4130材料的应用前景将继续拓展。

4130是什么材料

4130是一种优质合金钢，它具有出色的强度和耐蚀性，适用于各种工业领域。4130钢材通常用于制造航空航天零部件、汽车零部件、自行车框架等需要高强度

和耐磨性的产品。本文将对4130钢材的特性、用途和加工工艺进行详细介绍。

4130钢材的主要特性包括高强度、良好的可焊性和良好的可加工性。它的强度可以通过热处理进一步提高，因此在航空航天领域得到广泛应用。此外，4130钢

材还具有良好的耐磨性和耐蚀性，能够在恶劣环境下保持稳定的性能。

在航空航天领域，4130钢材常用于制造飞机的机身结构、发动机零部件和起落架等关键部件。其高强度和良好的可加工性使得它成为航空工程中不可或缺的材料。在汽车制造领域，4130钢材常被用于制造赛车的底盘结构和悬挂系统，以及高性

能汽车的发动机零部件。其优异的性能能够满足赛车运动对材料强度和耐磨性的要求。

除了航空航天和汽车制造领域，4130钢材还被广泛应用于自行车制造。自行车的车架需要具备足够的强度和轻量化设计，而4130钢材恰好符合这些要求。因此，许多高端自行车品牌选择使用4130钢材来制造他们的产品，以提供更好的骑行体

验和更高的安全性能。

在加工工艺方面，4130钢材具有良好的可加工性，可以通过热处理、冷加工和热压成型等工艺来满足不同产品的需求。例如，热处理可以提高4130钢材的强度

和硬度，适用于制造需要高强度的零部件；而冷加工可以提高其表面质量和尺寸精度，适用于制造需要高精度的零部件。

总之，4130钢材是一种优质的合金钢材，具有出色的强度、耐磨性和耐蚀性，适用于航空航天、汽车制造和自行车制造等领域。其良好的可加工性使得它在工业生产中得到广泛应用，为各种产品的制造提供了可靠的材料支持。希望本文能够对4130钢材有所了解，并在实际应用中发挥其优异的性能。

4130材料

4130材料是一种优质的合金钢材料，具有优良的强度和耐热性能，广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。它的化学成分包括铬、钼、铁等元素，这些元素的合理比例使得4130材料具有良好的机械性能和耐蚀性能，适合在高温高

压环境下工作。下面将对4130材料的性能特点、应用领域和加工工艺进行详细介绍。

首先，4130材料具有优异的强度和韧性，其抗拉强度和屈服强度都较高，能够承受较大的载荷而不易发生变形或破裂。同时，4130材料的冲击韧性也很好，能

够在极端条件下保持稳定的性能，不易出现断裂现象。这使得4130材料成为航空

航天领域和汽车制造领域的理想材料之一。

其次，4130材料具有良好的耐热性能和耐蚀性能。在高温环境下，4130材料

仍能保持较高的强度和硬度，不易软化或变形，适合用于制造发动机零部件、燃气轮机叶片等高温工作的零部件。同时，4130材料还具有良好的耐蚀性能，能够抵

抗氧化、腐蚀等化学侵蚀，延长材料的使用寿命。

4130材料的应用领域非常广泛，主要包括航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。在航空航天领域，4130材料常用于制造飞机结构件、发动机零部件、起落架

等重要零部件，保证了飞机的安全性和可靠性。在船舶制造领域，4130材料常用

于制造船体结构、船舶发动机零部件等，提高了船舶的耐久性和安全性。在汽车制造领域，4130材料常用于制造汽车车架、发动机零部件、传动系统等，提高了汽

车的性能和安全性。

最后，4130材料的加工工艺相对复杂，需要采用适当的加工设备和工艺流程。一般来说，4130材料的加工包括锻造、热处理、机加工等工艺步骤，需要严格控

4130 最小屈服强度 75K

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MS004: AISI 413075K

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1.0 范围

1.1适用于XXXXX锻造有限公司采购原材料、以及生产的锻件成品。

1.2 本规范适用于由自由锻造和模型锻造，环形件锻造，以及棒材和轧钢而成型的产品。

2.0 职责

工程部负责材料规范的起草和控制。

质量管理部门负责材料规范的实施。

3.0 一般要求

3.1 熔炼方法

3.1.1 钢制产品应采用电炉或基本的氧气炼钢法制造：如氧气顶吹转炉（LD）,碱性氧气转炉（BOF）,

电炉（EF）或真空感应熔炼（VIM）进行制造。

3.1.2 一次熔炼可结合真空脱氧（VOD），真空电弧加热脱气（VAD）或氩氧脱碳(AOD)等进行脱气

和精炼。

3.1.3 可使用二次熔炼的辅助工艺过程包括但不限于，钢包炉精炼（LF+VD），或真空处理（EFVD）

电炉工艺进行，真空电弧熔炼（VAR），电渣再熔炼（ESR），真空精炼（RH）也是可以接受3.2 轧制方法

3.2.1 按照本规范提供的产品应无有害影响性能的缺陷。这种缺陷包括，但不限于此，如：裂纹，结疤，

鳞片，龟裂，炉渣，气孔，以及轧制的氧化皮。

3.2.2 圆坯端部缩孔必须完全切除，端部切斜量不得大于公称直径的6%,最大切斜量不大于15mm。

4.0 化学成分

4.1 化学成分：化学成分的范围列于下表，生产厂应对每炉钢进行分析，最好是浇铸时包中取样。

4130材料

4130材料是一种优质的合金钢，具有优良的机械性能和耐热性能，因此在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域得到广泛应用。下面将详细介绍4130材料的组成、性能和应用领域。

首先，4130材料主要由铁、碳、铬、钼等元素组成。其中，铬和钼的含量较高，能够提高材料的硬度和耐蚀性，使其在恶劣环境下仍能保持稳定的性能。此外，适当的碳含量可以增加材料的强度和硬度，使其具有良好的可焊性和可加工性。

其次，4130材料具有优异的机械性能。它的抗拉强度高达850MPa以上，屈服

强度在750MPa左右，延伸率在20%以上，硬度可达到217HB。这些优秀的机械

性能使得4130材料在航空航天领域中被广泛应用，例如用于制造飞机的结构件、

发动机零部件等。

另外，4130材料还具有良好的耐热性能。在高温环境下，其强度和硬度能够保持稳定，不易发生变形和热膨胀。因此，它也被广泛应用于汽车制造和船舶建造领域，用于制造发动机零部件、传动系统零部件等。

总的来说，4130材料是一种性能优良的合金钢，具有高强度、高硬度、良好的耐蚀性和耐热性能，适用于航空航天、汽车制造、船舶建造等领域。它的应用范围广泛，对于提高产品的性能和使用寿命起着重要作用。相信随着科学技术的不断发展，4130材料将会有更广阔的应用前景。

4130、410钢净化、压实、淬透

—— 偏析小、缩孔小、沉积锥小是提高锻件利用率的基础。
达到“三性”的主要手段：
—— 精炼、冶炼和浇铸真空化（或采用ESR锭） —— 原、敷料要好（生铁、废钢、矿石、合金、脱气剂、
脱硫剂等等） —— 注意清洁度和干燥度 —— 溶化时多次造渣、抓好除磷，氧化和还原时抓好除
硫，精炼时抓好除气（喷钙使夹杂改质） —— 浇注前抓好耐材质量和浇注系统装配、清洁、预热
2，加大变形量（恒温变形、增宽变形区间、工艺优化…），打碎枝晶，改善枝间偏析，既增加形核数又提高转变驱动力。图（2、3）
4，通过变形和热处理使较粗大夹杂物破碎，把第二相弥散分布，增加形核数。图（3）
3，热处理时加大冷速；变形时降低终止温度（850~750℃二相区锻造、 750~550℃控轧，形变热处理 TMCP…）增大转变驱动力。图（4）
▲对高合金钢来说锻造速率低些，使动态再结晶完善，晶粒细小、均匀
晶粒度
▲细晶、细碳化物组织比细晶、粗碳化物组织和粗晶、粗碳化物组织韧脆转变温度低, ▲晶粒尺寸对韧脆转变温度和断裂韧度值的影响要比碳化物尺寸显著得多。晶粒细化还
有助于上B（粒贝）韧性提高
▲晶粒越细，不同取向晶粒晶界总长度越长、位错移动阻力越大，韧性提高。
充分利用API6A中成分允差。
V
0.10
0.10
2，工序对策
（1）炼钢

AISI 4130 标准

中国最棒的焊接交流平台

AISI 4130

Category Steel Class Alloy steel Type Standard

Common Names Chromium-molybdenum steel

Designations

France : AFNOR 25 CD 4 (S) Germany : DIN 1.7218

Italy : UNI 25 CrMo 4 , UNI 25 CrMo 4 KB

Japan : JIS SCCrM 1 , JIS SCM 2

Sweden : SS 2225

United Kingdom : B.S. CDS 110

United States : AMS 6350 , AMS 6350D , AMS 6351A , AMS 6356 , AMS 6360 , AMS 6360F , AMS 6361 , AMS 6362 , AMS 6370 , AMS 6370F , AMS 6371 , AMS 6371D , AMS 6373 , AMS 6373A , ASTM A322 , ASTM A331 , ASTM A505 , ASTM A513 , ASTM A519 , ASTM A646 , MIL SPEC MIL-S-16974 , SAE J404 ,

SAE J412 , SAE J770 , UNS G41300

Composition

Element Weight %

C 0.28-0.33 Mn 0.40-0.60 P 0.035 (max) S 0.04 (max) Si 0.15-0.30 Cr 0.80-1.10 Mo

4130是什么材料

4130是一种优质合金钢，具有优良的机械性能和热处理性能。它被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油化工等领域。4130合金钢具有高强度、良好的韧性

和硬度，同时具有良好的焊接性能和加工性能。

首先，4130合金钢的化学成分主要包括铬、钼、锰、硅等元素。其中，铬的添加可以提高钢的硬度和耐腐蚀性，钼的添加可以提高钢的强度和韧性。这些合金元素的添加使得4130合金钢具有优异的综合性能。

其次，4130合金钢通过热处理可以获得不同的性能。经过正火处理，可以提高钢的硬度和强度，适用于制作高强度零部件。经过回火处理，可以提高钢的韧性和韧韧性，适用于制作对冲击负荷要求较高的零部件。通过不同的热处理工艺，可以使4130合金钢满足不同工程要求。

此外，4130合金钢还具有良好的焊接性能和加工性能。它可以通过常规的焊接工艺进行连接，焊接后的接头具有良好的强度和韧性。在加工方面，4130合金钢

可以进行冷热加工，可以制作成各种复杂的零部件，满足不同工程的需要。

总的来说，4130合金钢是一种优质的材料，具有优异的机械性能和热处理性能，广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油化工等领域。它的优点包括高强度、良好的韧性和硬度，良好的焊接性能和加工性能。通过不同的热处理工艺，可以使

4130合金钢满足不同工程要求。因此，4130合金钢在工程领域具有重要的应用前景。

C130高温腐蚀合金

C130高温腐蚀合金钢

材料牌号：C130

C130K4130等轴晶铸造高温合金化学成分表：

碳 C：≤0.01

铬 Cr：20.0～23.0

镍 Ni：余

钴 Co：～1.0

钨 W：～0.2

钼 Mo：9.0～10.5

铝 Al：0.7～0.9

钛 Ti：2.4～2.8

铁 Fe：～0.5

铌 Nb：～0.25

硅 Si：≤0.6

锰 Mn：≤0.6

高温腐蚀合金：（K423、K423(C1023)、K4130、K130(C130)、K4242K242(C242)、

K4163K136(C263)、(K213，K13)、K232，(K418，K18)、K18C，K640，GH605，GH536等）牌号：K423(C1023)，K4130(C130)，K4242(C242)，K4163(C263)，K213，K232，K418，

K18C，K640，GH605，GH536等

规格：母材，棒、带、丝材

产品特点：本公司生产的高温合金分铸造高温合金和变形高温合金两类。

产品用途：高温合金是航空、航海、军工等部门中所需不可缺少的材料。采用真空感应炉冶

炼的铸造高温母合金，可制造航空及其他工业用涡轮叶片、导向叶片及其他耐高温部件。

长管拖车气瓶用4130x钢的应变疲劳特性及寿命预测

图２低周疲劳试样结构示意
采用ＭＴＳ－８０９液压伺服材料试验机对试件
性能，并能反映材料从初始状态到彻底破坏过程中的应力－应变关系。文中采用的试验材料为工程实际中长管拖车气瓶使用的４１３０Ｘ。热处理状态为调质，试验设备为ＭＴＳ－８０９液压伺服材料试验机，试验试件设计及试验方案参照ＧＢ／Ｔ２２８．１—２０１０《金属材料拉伸试验第１部分：室温试验方法》及ＧＢ／Ｔ３３１４５—２０１６《大容积钢制无缝气瓶》。试验采用圆棒试样，控制方案为拉伸速率控制，试件具体尺寸如图１所示。进行了３次同等测试条件下的单轴拉伸试验，测试结果如表１所示。
我国长管拖车产品的规格与型号较为丰富，制造气瓶的材料主要有４１３０Ｘ，４１４５，ＳＡ３７２Ｇｒ．ＪＣＬ．１１０，３０ＣｒＭｏ等［４］。目前应用较多的材料为３０ＣｒＭｏＥ（４１３０Ｘ），我国也出台了规范该类型高强钢合金钢材料的ＧＢ２８８８４—２０１２《大容积气瓶用无缝钢管》标准。
对于材料的疲劳寿命预测一直是力学性能研究的热点之一，尤其是基于能量法则的低周疲劳寿命预测模型近年来发展较快，国内外学者的研究已有较为丰富的成果。其模型主要分为三类，即塑性应变能理论、总应变理论及耗散能理论［５］。针对４１３０Ｘ材料的试验数据相对匮乏的

AISI 4130 标准

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AISI 4130

Category Steel Class Alloy steel Type Standard

Common Names Chromium-molybdenum steel

Designations

France : AFNOR 25 CD 4 (S) Germany : DIN 1.7218

Italy : UNI 25 CrMo 4 , UNI 25 CrMo 4 KB

Japan : JIS SCCrM 1 , JIS SCM 2

Sweden : SS 2225

United Kingdom : B.S. CDS 110

SAE J412 , SAE J770 , UNS G41300

Composition

Element Weight %

C 0.28-0.33 Mn 0.40-0.60 P 0.035 (max) S 0.04 (max) Si 0.15-0.30 Cr 0.80-1.10 Mo

4130铬钼钢的钨极氩弧焊

关键词：铬钼钢延伸率氩弧焊裂纹敏感性运动器材焊缝钨极管材焊丝热处理

４１３０铬钼钢是很多体育运动器材普遍使用的材料．由于具有高强度，低的延伸率和较高的冲击强度，其普及程度大为提高，几乎与低碳钢管相当．采用正确的钨极氩气保护焊（ＧＴＡＷ）能很容易的焊接４１３０铬钼铝钢．４１３０铬钼钢的焊接除了裂纹敏感性以外，其余都与低

4130铬钼钢的中国牌号是30CrMo。30是指含碳量。一般可选用J857Cr焊条焊接。对于工业压力管道,铬钼钢焊接材料，可根据钢号Cr，Mo含量的不同可选择不同的焊条，焊丝。

如钢号：12CrMo(0.5Cr-0.5Mo)，可选用R207焊条。焊丝TIG-R30

15CrMo(1Cr-0.5Mo)，选用R307焊条，焊丝TIG-R30

12CrMoV(1Cr-0.5Mo-V)，选用R317焊条。焊丝TIG-31

12Cr2Mo(2.5Cr-0.5Mo)，选用R407焊条，焊丝TIG-40

1Cr5Mo(5Cr-0.5Mo)，选用R507焊条，焊丝TIG-40

Cr9Mo(9Cr-1Mo)，选用R707焊条，焊丝TIG-40 即可。

c4材质对应的标准

C4钢材质对应的标准是ASTM A519-4130/4140，这种钢材也被称为4130/4140钢管。ASTM A519是美国材料与试验协会标准下的一个钢管标准，用于规定机械钢管的制造和检验。4130/4140钢材属于高强度低合金结构钢，广泛应用于各种机械制造领域，具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀等特点。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关钢材标准或咨询专业人士。

另外，C4钢材具有高强度、高硬度和高耐磨性等特点，被广泛应用于制造各种机械零件、汽车零件、石油管道、高压锅炉等。C4钢材的化学成分和机械性能都经过严格控制，以确保其质量和性能的稳定性和可靠性。在制造过程中，C4钢材需要经过多道工序的加工和热处理，以确保其组织和性能的均匀性和一致性。同时，还需要进行各种检测和测试，以确保其符合相关的标准和要求。