Сталь 40ХН хромоникелевая конструкционная легированная

Сталь 40Х: характеристики, применение, твердость и свариваемость стали 40Х

Марка стали: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР).

Класс: сталь конструкционная легированная.

Использование в промышленности: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности..

Твердость: HB 10 -1 = 217 МПа

Свариваемость материала: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Температура ковки, oС: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Флокеночувствительность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Вид поставки:

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
  • Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
  • Поковки ГОСТ 8479-70.
  • Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 13663-86.
Зарубежные аналоги марки стали 45
США5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400
Германия1.7034, 1.7035, 1.7045, 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4, 42Cr4
ЯпонияSCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H
Франция37Cr4, 38C4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4, 42C4TS
Англия37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530H36, 530H40, 530M40
Евросоюз37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4
Италия36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB, 38CrMn4KB, 41Cr4, 41Cr4KB
Бельгия37Cr4, 41Cr4, 45C4
Испания37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF, 42Cr4, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211
Китай35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr
Швеция2245
Болгария37Cr4, 40Ch, 41Cr4
Венгрия37Cr4, 41Cr4, Cr2Z, Cr3Z
Польша38HA, 40H
Румыния40Cr10, 40Cr10q
Чехия14140
Австралия5132H, 5140
Южная КореяSCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

Сталь 40Х и ее характеристики

В нашей компании вы можете заказать разнообразные изделия из металла, используемые в быту, строительстве и в промышленности. От того, из какого материала создан металлопрокат, зависят его качества, свойства и характеристики.

Мы предлагаем вам ознакомиться с разнообразными видами стали. К примеру, марка стали 40Х, относящаяся к классу конструкционной легированной, пользуется особой популярностью. В данном разделе вы узнаете больше про этот материал.

Если у вас возникают вопросы по товарам или вы хотите сделать заказ, то звоните нашим специалистам! Менеджеры компании работают круглосуточно.

В данном материале имеется 0,40 процента углерода и меньше полутора процентов хрома.

Этот материал относится к трудносвариваемым. Вы можете осуществлять сваривание ручным дуговым методом и электрошлаковым, но в начале следует подогреть сталь, а после произвести термическую обработку. При контактной точечной сварке также требуется дальнейшая термическая обработка.

Твердость стали 40Х следующая: HB 10 -1 = 217 МПа.

Заменителями этого материала могут стать марки 45X, 38XA, 40XH, 40XC, 40ХФ, 40XP.

Если вы собираетесь ковать эту сталь, то в начале процесса нужно нагреть ее до 1 250 градусов по Цельсию, а в конце остудить до 800 градусов. Если ковке подвергались изделия сечением до 350 миллиметров, их нужно охлаждать на воздухе.

Больше информации вы можете узнать из таблиц, расположенных на сайте.

Применение 40Х

Она поставляется в виде сортового, а также фасонного проката. Вы можете найти прутья с разнообразными видами обработки поверхности, сделанные из этого материала. Также популярностью пользуется серебрянка и листы разной толщины. Из данной стали изготавливают и трубы, и полосы. Она используется для производства поковок ГОСТ 8479-70.

Этот материал широко применяется в промышленной сфере.

Сталь Ст 40Х используется для изготовления осей и стержней для передачи крутящего момента, вал-шестеренок, поршней, трубопроводной арматуры, колец, вращающихся деталей, инструментов для клепальных работ, измерительных устройств, болтов, деталей для аппаратов с вращающимися барабанами, деталей конической формы и прочих элементов. Сталь марки 40Х требуется, если нужно произвести улучшаемые изделия, имеющие повышенную прочность.

Описание и сфера применения различных марок стали, в частности у10, 18хгт и 20

Войдя в любой строительный магазин, можно увидеть различные инструменты, которыми многие из нас пользовались при проведении ремонта в доме на даче, а некоторые, в силу своей профессии – на работе. Однако мало кто задумывался над тем, что материалом для изготовления данных инструментов являются различные марки стали. Все инструменты, делящиеся на три категории – это режущие инструменты, измерительные инструменты и штампы. Что касается требований, предъявляемых к этим трем категориям, то тут стоит сказать, что измерительные инструменты должны быть обязательно износостойки, обладать твердостью и способностью сохранять свой первоначальный вид при длительной эксплуатации. К штампам предъявляют такие требования, как твердость, вязкость, устойчивость к трещинам и износостойкость. Режущие инструменты обязательно должны обладать твердостью, тепло и износостойкостью.

Для чего обычно используют сталь у10

Популярным материалом, который используется при изготовлении различных инструментов, и многого другого, является сталь марки у10. Исходя их названия у10, можно сделать вывод, что данная марка является углеродистой сталью, о чем свидетельствует буква «у», причем количество углерода составляет не более 0,10 %. Как правило, из стали у10 изготавливают сверла, отвертки, проволока, напильники, различный столярный инструмент и так далее. Несмотря на свои достоинства, сталь у10 имеет и недостатки, такие в частности как низкая теплостойкость, что приводит к потере твердости данного материала при температуре свыше 200 градусов по Цельсию.

Назначение стали 18хгт

Помимо инструментальной стали, широко используется сталь конструкционная легированная хромомарганцевая марки 18хгт гост. Данная марка стали используется там, где от деталей требуется вязкость сердцевины, повышенная прочность, поверхностная твердость и многое другое. Заменителями стали марки 18хгт, являются сталь 25ХГТ, 30ХГТ, 12Х2Н4А, 12ХН3А, 20ХН2М, 20ХГР и 14ХГСН2МА. Наиболее популярными изделиями, изготовленными из стали 18хгт, являются разрезные кольца, цанги, фрикционные диски, пружинные шайбы, полуоси, коленчатые валы, шестерни и тому подобное.

Назначение стали 20

Представителем конструкционной углеродистой качественной марки стали, можно назвать сталь 20. Главное назначение данной марки стали – это изготовление удароштамповочного, мерильного и режущего инструмента. Такой выбор связан в большей мере с твердостью, износостойкостью и прочностью марки стали 20. Не лишним будет выделить такое качество стали 20, как податливость к закалке в масле, прокалываемость и устойчивость к деформированию. Данная марка стали содержит в своем составе вольфрам, хром и ванадий, что и обеспечивает ей твердость и износостойкость.

Предыдущая | Следующая

Пределы прочности материалов

Быстрый поиск

Определённая пороговая величина для конкретного материала, превышение которой приведёт к разрушению объекта под действием механического напряжения. Основные виды пределов прочности: статический, динамический, на сжатие и на растяжение. Например, предел прочности на растяжение — это граничное значение постоянного (статический предел) или переменного (динамический предел) механического напряжения, превышение которого разорвет (или неприемлемо деформирует) изделие. Единица измерения — Паскаль , Н/мм ² = .

Предел текучести (σт)

Величина механического напряжения, при которой деформация продолжает увеличиваться без увеличения нагрузки; служит для расчётов допустимых напряжений пластичных материалов.

После перехода предела текучести в структуре металла наблюдаются необратимые изменения: кристаллическая решетка перестраивается, появляются значительные пластические деформации. Вместе с тем происходит самоупрочнение металла и после площадки текучести деформация возрастает при увеличении растягивающей силы.

Нередко этот параметр определяют как «напряжение, при котором начинает развиваться пластическая деформация» , таким образом, отождествляя пределы текучести и упругости. Однако следует понимать, что это два разных параметра. Значения предела текучести превышают предел упругости ориентировочно на 5%.

Предел выносливости или предел усталости (σR)

Способность материала воспринимать нагрузки, вызывающие циклические напряжения. Этот прочностной параметр определяют как максимальное напряжение в цикле, при котором не происходит усталостного разрушения изделия после неопределенно большого количества циклических нагружений (базовое число циклов для стали Nb = 10 7). Коэффициент R (σR) принимается равным коэффициенту асимметрии цикла. Поэтому предел выносливости материала в случае симметричных циклов нагружения обозначают как σ-1, а в случае пульсационных — как σ0.

Отметим, что усталостные испытания изделий очень продолжительны и трудоёмки, они включают анализ больших объёмов экспериментальных данных при произвольном количестве циклов и существенном разбросе значений. Поэтому чаще всего используют специальные эмпирические формулы, связывающие предел выносливости с другими прочностными параметрами материала. Наиболее удобным параметром при этом считается предел прочности.

Для сталей предел выносливости при изгибе как правило составляет половину от предела прочности: Для высокопрочных сталей можно принять:

Для обычных сталей при кручении в условиях циклически изменяющихся напряжений можно принять:

Приведённые выше соотношения стоит применять осмотрительно, потому что они получены при конкретных режимах нагружения, т.е. при изгибе и при кручении. Однако, при испытании на растяжение-сжатие предел выносливости становится примерно на 10—20% меньше, чем при изгибе.

Предел пропорциональности (σ)

Максимальная величина напряжения для конкретного материала, при которой ещё действует закон Гука, т.е. деформация тела прямо пропорционально зависит от прикладываемой нагрузки (силы)

Обратите внимание, что для множества материалов достижение (но не превышение!) предела упругости приводит к обратимым (упругим) деформациям, которые, впрочем, уже не прямо пропорциональны напряжениям. При этом такие деформации могут несколько «запаздывать» относительно роста или снижения нагрузки

Диаграмма деформации металлического образца при растяжении в координатах удлинение (Є) — напряжение (σ).

1:Предел абсолютной упругости.

2:Предел пропорциональности.

3:Предел упругости.

4:Предел текучести. (σ 0.2)

www.smalley.ru

40ХН2МА сталь свойства

σ4551/10000=686 МПа, σ4551/1000=137 МПа, σ5901/10000=13 МПа, σ5901/1000=29 МПа.

Механические свойства стали 40ХН2МА
ГОСТ Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм КП σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (Дж / см2) НВ, не более
ГОСТ 4543-71 Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С, вода 25 930 1080 12 50 78
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С, масло. 25835 980 12 55 98
ГОСТ 8479-70 Поковки. Закалка. Отпуск 500-800 440 440 635 11 30 39 197-235
300-500 500-800 490 490 655 12 11 35 30 49 39 212-248
100-300 300-500 540 540 685 13 12 40 35 49 44 223-362
100-300 300-500 500-800 590590 735 13 12 10 40 35 30 49 44 39 235-277
100-300 300-500 640 640 785 12 11 38 33 49 44 248-293
100-300 685 685 835 12 38 49 262-311
До 100 100-300 735 735 880 13 12 40 35 59 49 277-321
До 100 100-300 785 785 930 12 11 40

35

59 49 293-331
Механические свойства стали 40ХН2МА в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (Дж / см2) HB
Закалка 850 °С, масло
200 300 400 500 600 1600 1470 1240 1080 860 1750 1600 1370 1170 960 10 10 12 15 20 50 50 52 59 62 59 49 59 88 147 525 475 420 350 275
Механические свойства стали 40ХН2МА при повышенных температурах
Температура испытаний, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (Дж / см2)
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 580 °С.
20 250 400 500 950 830 770 680 1070 1010 950 700 16 13 17 18 58 47 63 80 78 109 84 54
Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный. Скорость деформирования 2 мм/мин. Скорость деформации 0,001 1/с
700 800 900 100 1100 1200 — — — — —

185 89 50 35 24 14 17 66 69 75 72 62 32 90 90 90 90 90 — — — — — —
Предел выносливости стали 40ХН2МА
σ-1, МПА J-1, ÌÏÀ n Термообработка
447 392 519 274 235 106 Сечение 100 мм. Закалка 850 °C, масло. Отпуск 580 °C, σв=880 МПа. Сечение 400 мм. Закалка 850 °C, масло. Отпуск 610 °C, σв=790 МПа, σ0,2=880 МПа, σв=1080 МПа
Ударная вязкость стали 40ХН2МА KCU

, (Дж/см2)

Т= +20 °С Т= -40 °С Т= -60 °С Термообработка
103 93 59 Закалка 860 °С, масло. Отпуск 580 °С
Механические свойства стали 40ХН2МА в зависимости от сечения
Сечение, мм Место вырезки образца σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ4 (%) ψ % KCU (Дж / см2) HRCЭ
Пруток. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 620 °С
40 60 80 100 120 Ц Ц 1/2R 1/2R 1/3R 880 830 730 670 630 1030 980 880 850 830 14 16 17 19 20 57 60 61 61 62 118 127 127 127 127 33 32 29 26 25
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 540-660 °С
до 16 16-40 40-100 100-160 160-250 Ц Ц Ц Ц Ц 1000 900 800 700 650 1200-1400 1100-1300 1000-1200 900-1100 850-1000 9 10 11 12 12 — — — — — 90 50 60 60 60 — — — — —
Прокаливаемость стали 40ХН2МА
Расстояние от торца, мм Примечание
1,5 3 6 9 12 15 21 27 33 42 Закалка 840 °С
49-59,5 40,5-60 50-60 50-59,5 49-59 48-59 45-56 41,5-53 41-50,5 36,5-48,5 Твердость для полос прокаливаемости, HRC
Количество мартенсита, % Критическая твердость, HRCэ Критический диаметр в воде Критический диаметр в масле
50 90 44-47 49-53 153 137-150 114 100-114
Физические свойства стали 40ХН2МА
T (Град) E 10- 5 (МПа) a 10 6 (1/Град) l (Вт/(м·град)) r (кг/м3) C (Дж/(кг·град)) R 10 9 (Ом·м)
20 2.15 39 7850 331
100 2.11 11.6 38 490
200 2.01 12.1 37 506
300 1.9 12.7 37 522
400 1.77 13.2 35 536
500 1.73 13.6 33 565
600 13.9 31
700 29
800 27
Краткие обозначения:
σв — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа å — относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 — предел упругости, МПа — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 — предел текучести условный, МПа σизг — предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 — относительное удлинение после разрыва, % σ-1 — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж — предел текучести при сжатии, МПа J-1 — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν — относительный сдвиг, % n — количество циклов нагружения
— предел кратковременной прочности, МПа R и ρ — удельное электросопротивление, Ом·м
ψ — относительное сужение, % E — модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 T — температура, при которой получены свойства, Град
sT — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа l и ë — коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB — твердость по Бринеллю C — удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV — твердость по Виккерсу pn и r — плотность кг/м3
HRCэ — твердость по Роквеллу, шкала С а — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С
HRB — твердость по Роквеллу, шкала В σtТ — предел длительной прочности, МПа
HSD — твердость по Шору G — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

xn--402-8cd3de9c.xn--p1ai

Производство стали марки 40х

Этапы:

  1. Подготовка и плавка шихты. Нагревание жидкого металла в специальной ванне. На этом этапе происходит окисление железа, образуется его оксид. Одновременно с этим окисляются основные примеси — фосфор, марганец, кремний. Одна из главных задач этапа — удаление фосфора из состава. Для снижения его процентного содержания нужна небольшая температура ванны со шлаком, металлом. В ней должно содержаться определенное количество оксида железа.
  2. Кипение металлической ванны. Температура повышается постепенно. Если нагрев будет происходить быстро, начнется окисление углерода. На этом этапе снижается содержание серы в сплаве.
  3. Раскисление стали. Выполняется двумя способами. Первый — диффузионный. Осуществляется с помощью шлака. На его поверхность погружается измельченный алюминий, ферросилиций, ферромарганец. С помощью раскислителей оксид железа восстанавливается, его процентное содержание в сплаве уменьшается. Второй способ — осаждение. В жидкую сталь вводятся растворимые раскислители — алюминий, ферросилиций, ферромарганец. Железо восстанавливается, образуются сторонние оксиды, которые уходят в шлак.

Последний этап производства — легирование стали. В расплавленный металл вводятся определенные компоненты, которые нужны для изменения его технических характеристик.

Стальной медальон для кошки (Фото: Instagram / gravceh)

Состав

Уверены: для читателей не секрет, что сплав железа с углеродом – это и есть сталь. Чистая сталь, если быть точным. Однако такой материал далеко не всегда оказывается пригодным для использования. Именно для того, чтобы улучшить исходные свойства стали, в ее состав добавляются различные элементы из всем известной таблицы Менделеева, присутствие которых в составе в определенной пропорции наделяет сплав некими свойствами вроде повышенной износостойкости и устойчивости к окислению.

Исключением не стала и сталь 40ХН, характеристики которой напрямую вытекают из лигатурного состава, который выглядит следующим образом:

  • 0,4% углерода;
  • 0,6% хрома;
  • 0,65% марганца;
  • 0,27% кремния;
  • 1,2% никеля;
  • 0,3% меди.

Увы, технология выплавки не может гарантировать полное отсутствие вредных примесей в составе стали 40ХН. Характеристики же из-за их присутствия значительно не ухудшаются, так как процентное содержание подобных примесей не превышает 0,035%.

Физические и механические свойства

Рассматривая механические свойства стали 40Х следует учитывать, что она обладает высокой твердостью и прочностью, структура может выдерживать существенную нагрузку и во время эксплуатации не подвергаться разрушению. Сталь 40Х характеризуется следующими положительными качествами:

Достаточно высокая коррозионная стойкость, которая достигается при включении в состав хрома.
Высокие прочностные показатели. Твердость измеряется в различных показателях, часто применяется HRC и HB

Показатель твердости соответствует значению 217 МПа.
При выборе более подходящего материала уделяется внимание и удельному весу. Плотность стали 40Х составляет 7820 кг/м3.

Свойства Ст 40х

Модуль упругости и предел текучести могут варьироваться в достаточно большом диапазоне, что зависит от температуры. К примеру, при существенном повышении температуры модуль упругости падает. Предел текучести определяет то, насколько применим сплав при получении заготовок методом литья.

Есть и несколько существенных недостатков у сплава:

  1. Отпускная хрупкость. После закалки структура становится весьма восприимчивой к ударной нагрузке. Снизить вероятность повышения хрупкости можно при соблюдении технологии термической обработки.
  2. Высокая степень склонности к образованию флокенов. Она свойственна довольно большому количеству различных сплавов.
  3. Плохая свариваемость усложняет процесс изготовления различных изделий. При желании могут применяться самые различные технологии сварки. Процесс существенно упрощается за счет предварительного нагрева структуры. Кроме этого, структура сложна в резке при применении сварочного оборудования.
  4. Флокеночувствительность – свойство, которое определяет высокую вероятность появления внутренних трещин после отливки различных изделий. Подобные дефекты часто возникают при горячей деформации легированной стали. Подобные дефекты становятся причиной высокой концентрации водорода во время термической обработки. Снизить вероятность появления дефектов можно за счет строгого соблюдения температурного режима.

Сварка стали

В последнее время достаточно часто применяется метод вакуумизации сплава, за счет чего снижается концентрация водорода. Именно поэтому качество полученной структуры существенно увеличивается.

Химический состав стали

Как ранее было отмечено, химический состав стали 40Х определяется маркировкой. Однако, она не отображает весь состав. Сталь марки 40Х характеризуется следующими особенностями:

  1. Показатель концентрации углерода в составе находится в пределе от 0,36% до 0,44%. Отметим, что более точный показатель выдержать производители не могут по причине сложности процесса получения металла.
  2. Хром является основным легирующим элементом, его в металле содержится 0,8-1,1%.
  3. Процесс производства сплава определяет то, что в металл включается никель, кремний и марганец. Их концентрация не больше 1%, но даже незначительное количество приводит к изменению эксплуатационных характеристик.
  4. В составе есть вредные элементы, к примеру, фосфор и сера. Их концентрация строго регламентирована.
  5. Также в состав включается медь, но ее около 0,035%. Именно поэтому концентрация этого элемента не изменяет основные эксплуатационные характеристики.

Химический состав стали 40х по ГОСТ

Рафинирование структуры различными легирующими элементами проводится при применении сильных раскислителей, после чего вводится шлак, обрабатываемый кремнием и углеродом.

Способы обработки стали марки 40х

Материал плохо сваривается. Для устранения этого недостатка применяется термическая обработка. С ее помощью можно получить более универсальный сплав, улучшить его технические характеристики. Термическая обработка проводится в несколько этапов:

  1. Закалка. Проводится в масляной среде. Нужная для улучшения качества поверхностей структуры.
  2. Охлаждение детали. Осуществляется с помощью масла или на воздухе. Лучше использовать масло, поскольку оно повышает качество обработанной заготовки. Если применять воду, могут появиться дефекты.
  3. Отпуск. С его помощью устраняется внутреннее напряжение металла. Проводится на воздухе или с помощью масла.

Если термическая обработка была проведена правильно, твердость повышается до 217 НВ. При этом снижается внутреннее напряжение. Закалку проводят при температуре 860 °C, отпуск — при 200 °C. Если температурный режим не был нарушен, срок эксплуатации сплава увеличивается.

Поле проведения термической обработки улучшается свариваемость металла, для получения качественного шва до применения сварки места соединения нужно разогреть.

Сталь 40х имеет высокую себестоимость из-за сложностей производства, дополнительной термической обработки. Легированный металл чаще применяется для производства деталей, которые длительное время подвергаются большой нагрузке.

Описание состава

Свойства стали 40Х определяются входящими в ее состав компонентами. К их числу относится следующее:

  • C (углерод) – 0,36%-0,44%;
  • Si (кремний) – 0,17%-0,37%;
  • Mn (магний) – 0,5%-0,8%;
  • Ni (никель) – не более 0,3%;
  • Cr (хром) – 0,8%-1,1%;
  • Cu (медь) – не более 0,3%.

Основными составляющими любого сплава являются железо и углерод. Учитывая, что в данной марке концентрация углерода варьируется от 0,36% до 0,44%, количество железа составляет порядка 96%-97%.

Также в незначительных концентрациях в сплаве присутствуют фосфор и сера. Это вредные добавки, попадающие в металл в процессе производства. Согласно ГОСТ, концентрация каждого из этих веществ не должна превышать 0,035%.

Основные физико-механические свойства

Под физико-механическими свойствами стали 40Х подразумеваются твердость и прочность материала. Благодаря значительному содержанию углерода показатель твердости металла составляет 217 МПа.

За счет введения легирующих компонентов удается достичь высоких показателей коррозийной стойкости и прочности. Поэтому изделия, изготовленные из стали этой марки, не поддаются разрушению даже при очень высоких нагрузках.

Химические свойства стали 40Х позволяют эксплуатировать готовые детали во влажной среде и при незначительном воздействии агрессивных веществ. Но следует помнить, что этот материал не относится к классу нержавеющих сталей. Поэтому в условиях постоянного воздействия влаги его эксплуатировать нельзя.

Плотность данной марки составляет 7820 кг/м3. Модуль упругости варьируется в широком диапазоне и зависит от температурного режима. Повышение температуры приводит к значительному снижению модуля упругости.

Металл является трудносвариваемым. Получение сварных соединений возможно при обработке ручной дуговой и электрошлаковой видов сварки после предварительного подогрева.

Температура плавления стали 40Х составляет 1420°С.

Вид поставки

Марка стали 40Х является конструкционной и поставляется в следующих видах:

  • сортовой и фасонный прокат;
  • калиброванный и шлифованный пруток;
  • серебрянка;
  • толстые листы;
  • поковки.

Металлопрокат востребован в машиностроении и используется в качестве заготовок при изготовлении различных деталей. Листы используют при обшивке каркасных конструкций, а также при штамповке. Наибольшее распространение получили поковки, служащие основой при производстве различных изделий.

Где применяется?

Сталь 40х широко используется в машиностроительных отраслях для производства высокопрочных металлических изделий/деталей. Вот несколько наглядных примеров области применения:

  • трубы для отопительных систем;
  • роторы/диски для паровых турбин;
  • крепежные элементы;
  • кулачковые/коленчатые валы и др.

Листовую сталь применяют для горячей и холодной штамповки, а также обшивки каркаса. А ещё, эту марку используют для изготовления кухонной утвари, например, ножей для резки фруктов/овощей/мяса, и в области медицины (хирургические скальпели и пр.). Материал считается безопасным для человеческого организма.

Состав и структура стали марки 40х

Химический состав можно узнать путем расшифровки маркировки, но там могут указываться не все компоненты. Точный состав:

  1. Углерод. Содержание — 0,36%–0,44%. Из-за определенных сложностей, связанных с производством металла, производители не могут получить более точный процент содержания углерода.
  2. Основной легирующий компонент — хром. Содержание — от 0,8 до 1,1%.
  3. Другие легирующие компоненты, которые не указываются в маркировке, — марганец, кремний, никель. Общее процентное содержание — до 1%. Влияют на технические характеристики сплава.
  4. Побочные элементы, которые ухудшают эксплуатационные качества материала, — сера, фосфор.
  5. Медь. Содержание не более 0,035%. Не влияет на технические характеристики.

Медь (Фото: Instagram / an_drei8047)

40ХН

Характеристики стали 40ХН

Марака стали 40ХН представляет собой конструкционную легированную сталь. Он относится к классу хромоникелевых материалов. Содержание таких элементов как хром и никель предают стали блестящий цвет и нержавеющие свойства.

Эксплуатационные характеристики и химический состав стали 40ХН характеризуется ГОСТ 4543-71. В состав стали этой марки входит 8 легирующих элементов.

  • Никель
  • Марганец
  • Хром
  • Углерод
  • Кремний
  • Железо
  • Сера
  • Фосфор

Процентное соотношение всех элементов, входящих в состав стали 40ХН, смотрите в таблице ниже и на диаграмме.

Ni Mn Cr C Si Fe S P
от 1 до 1,4 от 0,5 до 0,8 от 0,45 до 0,75 от 0,36 до 0,44 от 0,17 до 0,37 менее 0,3 меньше 0,035 менее 0,035

Расшифровка стали 40ХН

  • 40 – количественная доля содержания углерода в сплаве (0,4%);
  • Х – это хром и его часть во всем объеме колеблется в районе 4%;
  • Н – обозначает никель, отсутствие цифр после символа говорит о том, что его не менее 1%.

Преимущества стали 40ХН

  • Высокая механическая прочность
  • Долговечность – срок службы деталей из этой стали более 30 лет
  • Широкий диапазон рабочей температуры – от -70°С до +425°С
  • Отсутствует склонность к отпускной хрупкости
  • После отпуска вязкость стали не снижается
  • Не теряет пластичность и не изменяет зернистость при сварке элементов

Применение стали 40ХН

Готовые детали из данного материала затем широко используются в промышленности и машиностроении. В этих сфера они представлены в виде:Изделия из стали 40ХН, благодаря свойствам, полученным за счет легирования хромом и никелем, не подвержены истиранию. К тому же они отлично штампуются и паяются.

  • осей и валов,
  • зубчатых колес,
  • валок рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла,
  • муфт и цилиндров,
  • валов экскаваторов,
  • шатунов,
  • валов-шестерней,
  • штоков и рычагов,
  • болтов и шпинделей,
  • различных нагруженных элементов, подверженных во время работы вибрационным и динамическим нагрузкам,
  • изделий, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости.

Свойства стали 40ХН

Удельный вес материала составляет 7820 кг/м3. Термическая обработка осуществляется при помощи закаливания и отпуска.

Начальная температура ковки +1250°С, конечная +830°С. Изделия с сечение до 50 мм охлаждаются на воздухе, остывание деталей с сечением от 51 мм до 201 мм происходит в мульде, элементы с сечением до 300 мм охлаждают с печью.

Термообработка стали 40ХН

Закалка и отпуск.Температура ковки, °С: начала 1250, конца 830.

Твердость стали 40ХН

Твердость 40хн по Бринеллю достигает 207 МПа. Критические точки наступают при температурах:

  • Ac1 = 735°
  • Ac3(Acm) = 768°
  • Ar3(Arcm) = 700°
  • Ar1 = 660°
  • Mn = 305°

Обрабатываемость резанием доступна в горячекатанном состоянии при твердости по Бринеллю от 166 до 170 единиц и временном сопротивлении разрыву 690 МПа.

Материал относится к трудносвариваемым. Для него применимы следующие виды сварки:

  • ручная дуговая (РДС),
  • электрошлаковая (ЭШС),
  • аргонно-дуговая под флюсом (АДС).

40хн предел текучести

  • σ0,2=780 МПа, σв=980 МПа, НВ 300-320
  • σ0,2=690 МПа, σв=880 МПа, НВ 270-300
  • σ0,2=570 МПа, σв=780 МПа, НВ 200-240
  • σв=790 МПа, нормализация, НВ 197

При всех видах сварки необходим предварительный подогрев и последующая термообработка стали 40хн.

Сталь 40ХН имеет склонность к отпускной хрупкости и обладает повышенной флокеночувствительностью. Такие свойства сплава следует учитывать при дальнейшей эксплуатации

Отечественные и зарубежные заменители для стали 40ХН.

Россия 30ХГВТ, 35ХГФ, 38ХГН, 40Х, 40ХНМ, 40ХНР, 45ХН, 50ХН
Япония SNC236
Китай 40CrNi
Америка 3135, G31400, 3140H
Германия 36NiCr6, 40NiCr6, 1.5710, 1.5711
Англия 640M40
Франция 35NC6
Чехия 16240
Румыния 40CrNi12, 40CrNi12q
Болгария 40ChN
Швеция 2530
Австралия 3140, 3140H

Состав и свойства

В состав стали марки 40х13 кроме основных компонентов входят следующие химические элементы: хром (14%), углерод (не превышает 0,45%), на остальные элементы кремний и другие приходится не более 0,8%, что соответствует ГОСТ 5582-75.

Химический состав стали

Основными химическими элементами, входящими в состав, являются: железо, углерод, кремний, марганец, хром, сера и фосфор. Процент содержания углерода в этой стали (в зависимости от выпуска) изменяется в интервале 0,36-0,45%. Эту сталь относят к классу среднеуглеродистых.

Химический состав стали 40х13

Химическая микроструктура в закалённом состоянии включает в себя мартенситы, карбиды и остаточное содержание аустенита. Именно эти элементы обеспечивают хорошую коррозионную стойкость. Более высокие показатели присущи только нержавеющей стали марки 30х13.

Механические свойства

Механические свойства стали 40х13 определяются её составом и способом обработки. После проведения специальной смягчающей обработки и последующего отпуска при температуре около 740 градусов удаётся повысить предел прочности и достичь значения в 560 МПа

Эта обработка позволяет добиться относительного удлинения более 15%, что очень важно для дальнейшей механической обработки. Если это сталь горячекатаная с последующей ковкой и калибровкой, то её твердость достигает 229 НВ

После проведения процедуры закалки твердость по Роквеллу превышает 55 HRC единиц. Плотность этой марки стали равна 7,68 г/см3.

Механические свойства стали 40х13

После проведения последовательной закалки и постепенного низкого отпуска эта марка стали приобретает хорошие антикоррозийные свойства. Единственным ограничением в этой области является долгое применение в условиях приморской атмосферы или в солёной морской воде.

На основании приведенных физических свойств, марку 40х13 можно отнести к классу инструментальных сталей.

Типы азотируемых сталей

Обработке по технологии азотирования могут подвергаться как углеродистые, так и легированные стали, характеризующихся содержанием углерода в пределах 0,3–0,5%. Максимального эффекта при использовании такой технологической операции удается добиться в том случае, если ей подвергаются стали, в химический состав которых входят легирующие элементы, формирующие твердые и термостойкие нитриды. К таким элементам, в частности, относятся молибден, алюминий, хром и другие металлы, обладающие подобными характеристиками. Стали, содержащие молибден, не подвержены такому негативному явлению, как отпускная хрупкость, которая возникает при медленном остывании стального изделия. После азотирования стали различных марок приобретают следующую твердость:

Твердость сталей после азотирования

Легирующие элементы, находящиеся в химическом составе стали, увеличивают твердость азотированного слоя, но вместе с тем уменьшают его толщину. Наиболее активно на толщину азотируемого слоя оказывают влияние такие химические элементы, как вольфрам, молибден, хром и никель.

38Х2МЮА Это сталь, которая после азотирования отличается высокой твердостью наружной поверхности. Алюминий, содержащийся в химическом составе такой стали, снижает деформационную стойкость изделия, но в то же время способствует повышению твердости и износостойкости его наружной поверхности. Исключение алюминия из химического состава стали позволяет создавать из нее изделия более сложной конфигурации.

40Х, 40ХФА

Данные легированные стали используются для изготовления деталей, применяемых в области станкостроения.

30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА

Эти стали служат для производства изделий, подвергающихся в процессе своей эксплуатации частым циклическим нагрузкам на изгиб.

30Х3МФ1

Из данного стального сплава изготавливаются изделия, к точности геометрических параметров которых предъявляются высокие требования. Для придания более высокой твердости деталям из данной стали (это преимущественно детали топливного оборудования) в ее химический состав могут добавлять кремний.

Характеристики некоторых сталей после азотирования

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий