Currently set to Index
Currently set to Follow

Сталь 40Х: характеристики, свойства

Содержание
  1. Общие данные
  2. Нормативная документация
  3. Преимущества и недостатки
  4. Химический состав
  5. Расшифровка сокращённых обозначений
  6. Аналоги и номенклатура
  7. Отечественные
  8. Зарубежные аналоги Стали 40Х
  9. Свойства сплава
  10. Механические свойства
  11. Механические свойства в зависимости от сечения
  12. Механические свойства Стали 40Х в зависимости от температуры отпуска
  13. Механические свойства при повышенных температурах
  14. Технологические свойства
  15. Физические свойства
  16. Ударная вязкость
  17. Предел выносливости
  18. Прокаливаемость
  19. Температура критических точек
  20. Твердость по Бриннелю ГОСТ 4543-2016
  21. Свариваемость
  22. Дополнительные характеристики стали 40х
  23. Флокеночувствительность
  24. Склонность к отпускной хрупкости
  25. Ковка
  26. Сварка
  27. Резка
  28. Способы обработки стали марки 40х
  29. Особенности термообработки
  30. Критический диаметр после закалки в различных средах
  31. Область применения
  32. Для изготовления основных деталей арматуры атомных станций
  33. Для деталей арматуры и пневмоприводов, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур
  34. Для изготовления шпинделей и штоков
  35. Для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок
  36. Для крепежных деталей арматуры
  37. Производство стали марки 40х
  38. Средняя цена по России в 2021 году
  39. Образцы продукции из стали 40Х

Общие данные

Заменитель: Сталь 40ХФ, Сталь 40ХР, Сталь 45Х, Сталь 38ХА, Сталь 40ХН, Сталь 40ХС

Вид поставки:

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74.
  • Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-81.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 13663-68.

Назначение:

Оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Нормативная документация

ГОСТ 82-70.Прокат стальной горячекатанный широкополосный универсальный.Сталь 40Х.

ГОСТ 103-76.Полоса стальная горячекатанная.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 1051-73.Прокат калиброванный.Общие технические условия.Сталь 40Х.

ГОСТ 1133-71.Сталь кованая круглая и квадратная.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 1577-93 Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали.Технические условия. Сталь 40Х.

ГОСТ 2590-88.Прокат стальной горячекатанный круглый.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 2591-88.Прокат стальной горячекатанный квадратный.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 2879-88.Прокат стальной горячекатанный шестигранный.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 7417-75.Сталь калиброванная круглая.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 8479-70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия.Сталь 40Х.

ГОСТ 8559-57.Сталь калиброванная квадратная.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 8560-78.Прокат калиброванный шестигранный.Сортамент.Сталь 40Х.

ГОСТ 10702-78. Прокат из качественной конструкционной углеродистой и легированной стали для холодного выдавливания и высадки. Технические условия. Сталь 40Х.

ГОСТ 13663-86 .Трубы стальные профильные.Технические требования.Сталь 40Х.

ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. Сталь 40Х.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы материала определяются его свойствами. Среди характеристик стали 40Х особое значение имеют показатели твердости и выносливости. Благодаря наличию хрома в составе сплава, детали, изготовленные из нее:

  • имеют высокий запас прочности и устойчивости к коррозии;
  • рассчитаны на высокие и длительные нагрузки;
  • устойчивы к действию экстремальных температур в диапазоне от -40 до +425 градусов;
  • выдерживают резкие перепады температур; магнитные свойства стали 40Х не влияют на ее эксплуатационные характеристики;
  • могут эксплуатироваться практически при любых внешних условиях;
  • не требуют очищения и обработки поверхностей;
  • обладают высоким пределом выносливости и стойкости к короблению.

После закалки карбид, содержащийся в сплаве, полностью растворяется, и металл приобретает более высокую коррозионную устойчивость.

Химические свойства стали 40Х позволяют использовать ее в агрессивных влажных средах. Материал также хорошо поддается операциям резки. По свариваемости сплав относится к 4 группе.

Чтобы избежать трещин на сварочном шве, его следует предварительно разогреть до 200-300 градусов.

Среди недостатков стали отпускная хрупкость и флокеночувствительность, однако технологии термообработки позволяют уменьшить эти свойства до минимальных значений.

Химический состав

На всей территории СНГ характеристики и применение стали 40Х определяются ГОСТом 4543-2016. Он указывает на химический состав и основные эксплуатационные свойства. Расшифровка стали свидетельствует о содержании главных компонентов – углерода и хрома.

Первые два знака обозначают концентрацию основного легирующего элемента – углерода, она находится в диапазоне 0,36-0,40%. Сложно выдержать более точную концентрацию в процессе выплавки металла.

Буква «Х» указывает на присутствие хрома, который улучшает коррозионную стойкость материала. Однако его концентрация не превышает показателя 0,8-1,1% и недостаточна для придания стали достаточной сопротивляемости коррозии.

В состав сплава входят и другие легирующие добавки, не отмеченные в маркировке, но придающие определенные свойства стали 40Х:

  • никель – до 0,3%;
  • марганец – 0,5-0,8%;
  • кремний – 0,17-0,37%;
  • медь присутствует в очень небольших количествах, около 0,035%, и не оказывает существенного влияния на механические свойства сплава;
  • строго регламентируются концентрации вредных примесей – серы и фосфора, их содержание не превышает 0,035%.

Расшифровка сокращённых обозначений

  • временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
  • предел упругости, МПа
  • предел текучести условный, МПа
  • относительное удлинение после разрыва, %
  • предел текучести при сжатии, МПа
  • предел кратковременной прочности, МПа
  • ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2
  • предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа
  • твердость по Бринеллю
  • твердость по Виккерсу
  • твердость по Роквеллу, шкала С
  • твердость по Роквеллу, шкала В
  • твердость по Шору
  • относительная осадка при появлении первой трещины, %
  • предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
  • предел прочности при изгибе, МПа

Аналоги и номенклатура

Марку стали 40Х можно заменить отечественными аналогами:

  • 45Х;
  • 38ХА;
  • 40ХН;
  • 40ХС;
  • 40ХФ;
  • 40ХР.

Зарубежные аналоги имеют другую маркировку, однако составы этих сплавов приблизительно совпадают:

  • G51400 и H51350 – Соединенные Штаты;
  • 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 – Германия;
  • 35Cr, 38CrA, 40Cr и 40CrA – КНР;
  • SCr435, SCr440 – Япония;
  • 37Cr4, 41Cr4 – Франция;
  • 36CrMn4 – Италия;
  • 2245 – Швеция;
  • 14140 – Чехия.

Классификация конструкционных легированных сталей регламентируется ГОСТом 4543-71. В нем прописаны технические условия на разные виды проката. По характеристикам стали 40Х ГОСТ 4543-71 относит ее к классу хромистых сплавов и устанавливает:

  • предельное содержание примесей, негативно влияющих на технологические свойства материала, например, серы и фосфора;
  • режимы термообработки.

Сталь поставляется в виде:

  • сортового проката по нескольким стандартам;
  • калиброванного прутка;
  • прутка шлифованного и серебрянки по ГОСТу 14955-77;
  • толстого листа и полос;
  • поковок, согласно ГОСТу 8479-70;
  • труб и соединительных частей к ним.

Технические характеристики стали 14Х17Н2

Отечественные

Возможность замены на материал родственного состава должна анализироваться в каждом случае, универсального решения не существует.

Отечественные заменители:

  1. 38ХА. Углерода — 0,38%, хрома — до 1,5%, «А» — обозначение сплава стандарта высокого качества;
  2. 40ХН. Углерода — 0,40%, легирование 1,1%-м хромом и 1,5%-м никелем;
  3. 40ХС. Количество углерода и хрома остается тем же, дополнительный легирующий элемент — кремний в концентрации 1,2-1,5%
  4. 40ХФА. Углерод — 0,40%, легирующий элемент — ванадий 1,1%.«А» — железоуглеродный сплав высокого стандарта качества. Используется при температурах до +400°С

Применение: изготовление заготовок и конечных продуктов усиленной износостойкости (шестерней, опор, валов, осей), в т.ч. для предприятий по добыче газа и нефти (трубопроводы, корпуса).

Зарубежные аналоги Стали 40Х

США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Бельгия Испания
DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI NBN UNE
5135 1,7034 SCr435 37Cr4 37Cr4 1.7034 36CrMn4 37Cr4 37Cr4
5140 1,7035 SCr435H 38C4 41Cr4 1.7035 36CrMn5 41Cr4 38Cr4
5140H 1,7045 SCr440 38C4FF 530A36 1.7039 37Cr4 45C4 38Cr4DF
5140RH 37Cr4 SCr440H 41Cr4 530A40 37Cr4 38Cr4KB 41Cr4
G51350 41Cr4 42C4 530H36 37Cr4KD 38CrMn4KB 41Cr4DF
G51400 41CrS4 42C4TS 530H40 41Cr4 41Cr4 42Cr4
H51350 42Cr4 530M40 41Cr4KD 41Cr4KB F.1201
H51400 41CrS4 F.1202
F.1210
F.1211
Китай Швеция Болгария Венгрия Польша Румыния Чехия Австралия Юж.Корея
GB SS BDS MSZ PN STAS CSN AS KS
35Cr 2245 37Cr4 37Cr4 38HA 40Cr10 14140 5132H SCr435
38CrA 40Ch 41Cr4 40H 40Cr10q 5140 SCr435H
40Cr 41Cr4 Cr2Z SCr440
40CrA Cr3Z SCr440H
40CrH
45Cr
45CrH
ML38CrA
ML40Cr

Условные обозначения

Механические свойства
σB временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2 предел текучести условный, МПа
σсж предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2 предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05 предел упругости, МПа
σизг предел прочности при изгибе, МПа
σ-1 предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10 относительное удлинение после разрыва, %
ψ относительное сужение, %
ν относительный сдвиг, %
ε относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1 предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB твёрдость по Бринеллю
HV твёрдость по Виккерсу
HSD твёрдость по Шору
Физические свойства
E модуль упругости нормальный, ГПа
G модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn плотность, кг/м3
λ коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ удельное электросопротивление, Ом∙м
α коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)

Свойства сплава

Физико-механические свойства стали 40Х позволяют выдерживать высокие нагрузки без разрушения ее структуры:

  • плотность – 7820 кг/м3; модуль упругости – 2,14Х10-5;
  • коэффициент линейного расширения – 11,9Х106 1/град.;
  • удельное электросопротивление – 210Х109 Ом*м;
  • ударная вязкость – 160 Дж/см2;
  • температура ковки – от 1250 до 800 градусов.

Почти все показатели изменяются в зависимости от температуры. С ее повышением, увеличиваются:

  • удельное сопротивление;
  • коэффициент линейного расширения;
  • удельная теплоемкость.

Обратную зависимость от температуры демонстрируют:

  • модуль упругости;
  • плотность металла;
  • коэффициент теплопроводности.

Важной характеристикой является показатель предела текучести. Он определяется величиной нагрузки, при которой в изделии возникают необратимые деформации. Показатель зависит от нескольких факторов: режима термообработки; типа легирующих добавок и количества вредных примесей; структуры кристаллической решетки.

Для стали 40Х предел текучести уменьшается в диапазоне температур 100-500 градусов от 490 до 345 МПа. Негативное влияние на качество сплава оказывают отпускная хрупкость и флокеночувствительность. Сталь трудносвариваема, требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло 25 780 980 10 45 59
Поковки. Нормализация. КП 245 500-800 245 470 15 30 34 143-179
Поковки. Нормализация. КП 275 300-500 275 530 15 32 29 156-197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275 500-800 275 530 13 30 29 156-197
Поковки. Нормализация. КП 315 <100 315 570 17 38 39 167-207
Поковки. Нормализация. КП 315 100-300 315 570 14 35 34 167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315 300-500 315 570 12 30 29 167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315 500-800 315 570 11 30 29 167-207
Поковки. Нормализация. КП 345 <100 345 590 18 45 59 174-217
Поковки. Нормализация. КП 345 100-300 345 590 17 40 54 174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345 300-500 345 590 14 38 49 174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 <100 395 615 17 45 59 187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 100-300 395 615 15 40 54 187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 300-500 395 615 13 35 49 187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440 <100 440 635 16 45 59 197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440 100-300 440 635 14 40 54 197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490 <100 490 655 16 45 59 212-248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490 100-300 490 655 13 40 54 212-248

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С,
200 700 880 15 42 118
300 680 870 17 58
400 610 690 18 68 98
500 430 490 21 80 78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
700 140 175 33 78
800 54 98 59 98
900 41 69 65 100
1000 24 43 68 100
1100 11 26 68 100
1200 11 24 70 100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 850 °С, вода
200 1560 1760 8 35 29 552
300 1390 1610 8 35 20 498
400 1180 1320 9 40 49 417
500 910 1150 11 49 69 326
600 720 860 14 60 147 265

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200 490 655 15 45 59 212-248
201-300 440 635 14 40 54 197-235
301-500 345 590 14 38 49 174-217

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ4 (%) ψ % KCU (кДж / м2) HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200 490 655 15 45 59 212-248
201-300 440 635 14 40 54 197-235
301-500 345 590 14 38 49 174-217

Механические свойства Стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / м2) HB
200 1560 1760 8 35 29 552
300 1390 1610 8 35 20 498
400 1180 1320 9 40 49 417
500 910 1150 11 49 69 326
600 720 860 14 60 147 265

Механические свойства при повышенных температурах

Температура испытаний, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (кДж / м2)
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С
200 700 880 15 42 118
300 680 870 17 58
400 610 690 18 68 98
500 430 490 21 80 78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожжённый. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с
700 140 175 33 78
800 54 98 59 98
900 41 69 65 100
1000 24 43 68 100
1100 11 26 68 100
1200 11 24 70 100

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1250 °С, конца 800 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость
трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 163-168, σB = 610 МПа Ku тв.спл. = 0.20, Ku б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Физические свойства

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 214 211 206 203 185 176 164 143 132
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 85 83 81 78 71 68 63 55 50
Плотность, ρn, кг/см3 7850 7800 7650
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 41 40 38 36 34 33 31 30 27
Уд. электросопротивление (ρ, НОм · м) 278 324 405 555 717 880 1100 1330
Температура испытания, °С 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600 20- 700 20- 800 20- 900 20- 1000
Коэффициент линейного расширения (α, 10-6 1/°С) 11.8 12.2 13.2 13.7 14.1 14.6 14.8 12.0
Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг · °С)) 466 508 529 563 592 622 634 664

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка +20 -25 -40 -70
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 650 °С. 160 148 107 85
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 580 °С. 91 82 54

Предел выносливости

σ-1, МПа τ-1, МПа n σB, МПа σ0,2, МПа Термообработка, состояние стали
 363  1Е+6  690
 470  1Е+6  940
 509  960  870
 333  240  5Е+6  690
 372 Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С.

Прокаливаемость

Закалка 850 °С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC э
 1.5  4.5  6  7.5  10.5  13.5  16.5  19.5  24  30
 50.5-60.5  48-59  45-57.5  39-5-57  35-53.5  31.5-50.5  28.5-46  27-42.5  24.5-39.5  22-37.5
Термообработка Кол-во мартенсита, % Крит.диам. в воде, мм Крит.диам. в масле, мм Крит. твердость, HRCэ
Закалка 50 38-76 16-48 43-46
90 23-58 6-35 49-53

Температура критических точек

Критическая точка °С
Ac1 743
Ac3 815
Ar3 730
Ar1 693
Mn 325

Твердость по Бриннелю ГОСТ 4543-2016

В тесте на вдавливание индентора сталь показывает результат в 217 единиц при применении стального шарика для сплавов с твердостью более 450 условных единиц.

В стандарте используется продукция, подвергшаяся отжигу и высокому отжигу, а также прокат после горячей обработки, ковки и отпуска. Срез изделия — от 5 мм и более.

Свариваемость

Трудносвариваемая. Способы сварки:

  • РДС (ручная дуговая сварка), ЭШС (электрошлаковая сварка). Необходимы подогрев и последующая термообработка.
  • КТС (контактная сварка) — необходима последующая термообработка.

Дополнительные характеристики стали 40х

К дополнительным характеристикам отнесены требования материала к сварке и ковке, предрасположенность к появлению трещин, участков ослабления структуры и изломам.

Флокеночувствительность

Во время отливки деталей и при деформации в условии высоких температур могут образовываться внутренние трещины. Проблема решается строгим соблюдением температурного режима.

Склонность к отпускной хрупкости

Предрасположена к образованию межкристальных изломов по границам бывших зерен аустенита. Вероятность проявления возрастает при отклонении от технологий термообработки.

Ковка

Вид полуфабриката t, 0С Охлаждение
Размер сечения Условия
мм
Слиток 1250–800
Заготовка до 350 На воздухе

 

Сварка

Варится и режется сложно. Выдерживает сварку электрической дугой и электрошлаковую, а также точечную контактную. Обязательное условие — термоулучшение после окончания работ для увеличения прочности соединения.

Сварка
Сварка стали вольфрамовым электродом.

Резка

Исходные данные Обрабатываемость резанием Ku
Состояние HB, МПа sB, МПа твердый сплав быстрорежущая сталь
горячекатаное 163–168 620 1,2 0,95

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.

Особенности термообработки

Термическая обработка проводится с целью улучшения механических свойств стали 40., в основном, для повышения прочности и поверхностной твердости. Она состоит из комплекса операций, в результате которых изменяется внутренняя структура сплава. Материал подвергается сильному нагреву, поэтому технология термообработки должна учитывать особенности сплава, например:

  • температуру плавления стали 40Х;
  • ее химический состав;
  • содержание примесей, влияющих на твердость металла;
  • критические точки, при которых изменяется структура сплава.

ГОСТ определяет оптимальные режимы:

  • закалки стали – масляная среда с температурой 860 градусов;
  • отпуска – вода или масло при 500 градусах;
  • если отпуск проводить при 200 градусах, твердость увеличивается до 552 МПа.

В итоге улучшаются характеристики:

  • твердости – до 217 МПа;
  • предела прочности на разрыв – 980 Н/м2;
  • ударной вязкости – до 59 Дж/см2.

Медленное охлаждение после отпуска ведет к хрупкости стали. Избежать ее можно быстрым охлаждением, однако при этом возможно появление внутренних напряжений, вызывающих деформацию металла. Флокеночувствительность, то есть образование внутренних трещин и полостей, можно уменьшить вакуумированием процесса нагрева и совмещением его с продувкой аргоном.

Технические характеристики углеродистой стали 45

Особого внимания требует процесс закалки стали 40Х, так как она идет на изготовление деталей, испытывающих постоянные нагрузки, например, втулок, шестерен, болтов. После процедуры увеличивается твердость металла, но снижаются пластичность и устойчивость к ударным нагрузкам. Соотношение этих параметров зависит:

  • от времени, в течение которого происходит нагрев до заданной температуры;
  • интервала выдержки, определяющего равномерность прогрева;
  • скорости охлаждения.

Критический диаметр после закалки в различных средах

При максимальной твердости от 43 до 46 HRC3 и содержании мартенсита не более 50% диаметр составляет от 16 до 76 мм.

При критической твердости в диапазоне от 49 до 53 HRC3 и количестве мартенсита, равном 90%, диаметр равен от 6 до 58 мм.

В обозначенных пределах прут с сечением цилиндрической формы прокаливается насквозь.

Область применения

Металлопрокат стали 40Х получил широкое применение в машиностроительных отраслях для производства изделий повышенной прочности и выносливости при воздействии интенсивных нагрузок:

  • труб для отопительных систем;
  • дисков, роторов для паровых турбин;
  • коленчатых и кулачковых валов;
  • крепежных деталей.

Листовую сталь используют:

  • для холодной и горячей штамповки;
  • обшивки каркасных конструкций.

Из прутков, изготовленных по ГОСТу 5950-2000, производят инструменты, применяющиеся в условиях небольших скоростей и температур, не превышающих 2 тыс. градусов.

Для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Сплав поставляется в виде кускового металла, обработанного горячим штампованием или в форме крепежных изделий. Применение конечного продукта при температуре свыше +500°С не допускается.

Арматура атомных станций
Арматура для атомных станций также изготавливается из стали

Для деталей арматуры и пневмоприводов, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур

Металл деталей теряет свои свойства и не рекомендован к применению при температуре ниже -60°С. Не допускается использовать детали сечением более 30 мм и прочностью менее 1000 Н. Требуются два этапа обработки — прокаливание и отпуск.

Детали арматуры
Детали арматуры, изготавливаемые из стали

Для изготовления шпинделей и штоков

Материал поставляется в форме сортового проката. Конечный продукт допускается к использованию в температурных пределах -40…+450°С при условии прокаливания.

Шпиндель
Шпиндель, изготовленный из стали

Для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок

Форма поставки — кусковой металл, прошедший горячее штампование или прокатные заготовки. Сплав сохраняет структуру и свойства при температуре окружающей среды -40…+450°С.

При использовании для блоков и стволов арматуры, нижний температурный порог составляет -30°С. Допускаются к применению заготовки, улучшенные прокаливанием и высоким отпуском, не подвергавшиеся сварке.

Фланец
Фланец из стали

Для крепежных деталей арматуры

Нижняя граница допустимой температуры среды составляет -60…-40°С. Каждый образец продукции подвергается испытанию по Шарпи на удар маятникового копра в месте напротив надреза. Результат считается положительным, если показатель вязкости к действию ударной нагрузки равен или превышает 300 кДж/м.

Крепежные детали
Крепежные детали из стали

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.

Средняя цена по России в 2021 году

Стоимость стали 40х зависит от размера горячекатаного круга:

  • От 52-100 мм — 36 руб. за 1 кг.
  • От 105-200 мм — 35 руб. за 1 кг.
  • От 210-290 мм — 34 руб. за 1 кг.
  • От 310-500 мм — 55 руб. за 1 кг.

Материал производится по ГОСТу 2590-88 и относится к сортовому металлопрокату (как разновидность) — представлен в виде стержня с круглым сечением.

Образцы продукции из стали 40Х

Ниже приводим образцы некоторой продукции, изготавливаемой нашей организацией из стали 40Х.

Зубчатые колёса редуктора Ц2У-315Н»>

Выходной вал в виде зубчатой полумуфты редуктора РМ-350»>

Источники
  • https://vse-stali.ru/stal-konstruktsionnaya/legirovannaya-stal-konstruktsionnaya/stal-40h/
  • https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/ctal-40h.html
  • https://molotok34.ru/spravochnik/stal-40-h.html
  • https://PokVorota3.ru/prokat/40h-harakteristiki.html
  • https://ipmet.ru/opisanie-stali-40x/
  • https://nashampure.ru/metally/surovyj-metall-stal-40-h
  • https://www.lsst.ru/spravochnik-metalloprokata/konstruktsionnaya-stal/stal-40kh/
  • https://co-vally.ru/prokat/plotnost-stali-40h.html
  • https://xlom.ru/spravochnik/stal-40h
Оцените статью
tutsvarka.ru
Adblock
detector