Сталь 40x: Сталь марки 40Х характеристики, расшифровка, хим. состав, свойства, термоообработка, применение

Содержание

Сталь 40Х — характеристики, применение, расшифровка, ГОСТ

По данным различных инженерных справочников, в мире существуют несколько сотен марок сталей. Стальной сплав — это материал в основе которого лежит сплав железа и углерода. Для формирования различных свойств в состав сплава добавляют различные химические вещества. Одни добавки усиливают прочностные характеристики, другие стойкость к износу или коррозии. Благодаря хрому добавленному в расплав характеристики 40Х увеличивают способность стали к термическому упрочнению, стойкость к воздействию корродирующих факторов и абразивному износу.

Расшифровка стали 40Х

Марку 40Х, относят к конструкционным, легированным. В результате того, что в состав стали может входить от 0.36 и 0.44% углерода и от 0.8 и до 1.1% хрома, она становится трудно свариваемой. То есть, для получения качественного шва необходимо выполнить ряд дополнительных технологических операций. Перед тем как начать сварку, кромки деталей необходимо подогреть до 300 ºC. После того как шов получен, надо выполнить отжиг.

Полный состав 40Х:

 

С(углерод)

Si(кремний)

Mn(марганец)

Ni(никель)

S(сера)

P(фосфор)

Cr(хром)

Cu(медь)

0,36-0,44

0,17-0,37

0,5-0,8

до 0,3

до 0,035

до 0,035

0,8-1,1

до 0,3

Химический состав стали 40Х позволяет ее применять для производства деталей с высокими параметрами прочности. К этим деталям относят:

  • валы механизмов;
  • зубчатые венцы и пр.

 

 

Аналоги

Кстати, при выборе прутка из стали 40Х в качестве основного материала, проектировщик должен помнить о том, что существует возможность применения отечественных аналогов, таких как — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР. Среди сталей, производимых за рубежом, существуют следующие аналоги как:

  • 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 — Германия;
  • 35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA — КНР.

ГОСТ 4543-71

При производстве стали изготовители руководствуются нормами ГОСТ 4543-71. Он определяет технические условия на прокат из легированной конструкционной стали. Его нормы распространяются на такие виды проката, как слитки, поковки и пр.

ГОСТ 4543-71 даёт чёткую классификацию конструкционных легированных сталей. В соответствии с ней сталь марки 40Х относится к группе хромистых сталей.

В этом же документе определены параметры качества, то есть, определяет максимально допустимое количество примесей, которые влияют на технические характеристики конструкционной легированной стали. К таким примесям относят серу, фосфор, медь и некоторые другие.

Кстати, в этом же документе определены режимы термической обработки проката.

Термическая обработка стали 40Х

Одной из ключевых характеристик металла является твёрдость, то есть, способность сопротивляться внедрению в него других, более твёрдых материалов. От уровня твердости зависит возможность применения металла при производстве тех или иных деталей машин и механизмов.

Твердость металла оказывает непосредственное влияние на:

  • Стойкость к износу и ряда других.

Инженер-технолог, подбирая режимы обработки металла из стали 40Х, руководствуется, в том числе и параметрами твёрдости. Для изменения параметра твердости используют термическую обработку.

Кроме того, она необходима для улучшения механических свойств как отдельных деталей, так и конструкции в целом. В состоянии поставки твердость стали 40Х составляет 217 Мпа — по Бринелю. Для её повышения, применяют разные методы термической обработки.

В частности, для 40Х используют следующие способы закалки с применением:

  • единственного хладагента;
  • двух хладагентов;
  • струи охладителя;

Первый способ подразумевает под собой то, что будет использоваться один тип охладителя (вода, масло и пр.).

Второй, предполагает, то, что после охлаждения заготовки в воде, ее отправляют в масло.

Третий метод основан на том, что на разогретую часть детали, направляют струю охладителя (масло, вода). Этот способ применяют в том случае, если возникает потребность в закалке определённой части детали, например, венца зубчатого колеса. Кроме того, такая технология отличается тем, что в процессе обработки не возникает «паровая» рубашка и это положительно сказывается на качестве закалки.

В процессе термической обработки возникают проблемы защиты детали от дефектов, которые могут появиться после того, как появилась окалина (следствие воздействия кислорода) или выгорания углерода. Для предотвращения этого камеру, в которой происходит нагрев заготовки, насыщают газом, являющейся продуктом сгорания метана. На самом деле защита заготовки от воздействия атмосферного кислорода — это важная задача.

Кстати, термическую обработку изделий, выполненных из стали марки 40Х, лучше всего проводить в герметически закрытой печи. Иногда, для изоляции детали от воздействия посторонних факторов во время обработки в печи применяют чугунную стружку. То есть заготовку обкладывают чугунной стружкой или крошкой.

 

 

Применение стали 40Х в промышленности и быту

Как уже отмечалось выше, 40Х относят к легированным, конструкционным материалам. Именно это позволяет её использовать в автомобильной промышленности, так из неё производят карбюраторные иглы, пружинные изделия и пр. Кроме того, из этого материала производят поковки и детали трубопроводной арматуры. Но необходимо помнить о том, что все эти детали должны пройти термическую обработку. В частности, их закаливают в масле, и в нем же отпускают.

В машиностроении сталь 40Х применяют для производства технологической оснастки, в том числе и измерительной, детали компрессоров и многое другое.

Сталь 40Х и её заменители нашли своё применение в быту. В частности, из неё производят кухонную утварь, в частности, ножи. Они легко затачиваются, не подвержены коррозии. Ножи, выполненные из этого материала, могут быть использованы при разделке любых продуктов — мяса, птицы, овощей, фруктов. Можно смело утверждать, что сталь 40Х безвредна для человеческого организма.

Именно это позволяет применять сталь марки 40Х и её производные для изготовления медицинского инструмента, к примеру, медицинских скальпелей и прочего хирургического инструмента.

Но, кроме ряда неоспоримых достоинств, сталь 40Х обладает и рядом технологических недостатков. Так, этот материал обладает невысокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и высоким температурам.

Для получения деталей разной формы применяют различные методы металлообработки, в том числе — точение, фрезерование, шлифование. Сталь 40Х можно отнести к материалам, которые не требуют для обработки какого-либо специального инструмента.

Оцените статью:

Рейтинг: 5/5 — 1 голосов

Сталь максимум: Сталь 40Х

Весь сортаментГОСТ 4543-71

Характеристики стали 40Х

Химический состав и эксплуатационные характеристики сплава регламентируются нормами ГОСТ 4543-71. Основной состав материала дополняют 8 легирующих элементов:

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

Процентное соотношение всех составляющих элементов вы можете посмотреть в таблице ниже и на диаграмме.

Cr

Mn

C

Cu

Ni

Si

S

P

от 0,8 до 1,1

от 0,5 до 0,8

от 0,36 до 0,44

менее 0,3

меньше 0,3

от 0,17 до 0,37

меньше 0,035

менее 0,035

Применение стали 40Х

Из стали марки 40Х производители осуществляют следующие виды поставок:

  • сортовой и фасонный прокат, соответствующий различным ГОСТам,
  • калиброванные и шлифованные прутки,
  • серебрянки,
  • толстостенные листы,
  • полосы и поковки,
  • трубы.

Данный сплав широко используют в современной промышленности. Из него изготавливают следующие изделия:

  • кулачковые и коленчатые валы,
  • стальные кольца,
  • оси и полуоси,
  • оправки и рейки,
  • губчатые венцы,
  • шестерни и плунжеры,
  • втулки и болты,
  • различные улучшаемые элементы с повышенной прочностью.

Свойства стали 40Х

Удельный вес сплава составляет 7820 кг/м3. Твердость материала по Бринеллю доходит до 217 МПа. Критические точки достигаются при следующих температурах:

  • Ac1 = 743°
  • Ac3(Acm) = 815°
  • Ar3(Arcm) = 730°
  • Ar1 = 693°

Начальная температура ковки составляет +1250°С, конечная достигает +800°С. Изделия с сечением до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Сталь марки 40Х относится к трудносвариваемым. Для нее доступны следующие способы сварки:

  • ручная дуговая (РДС),
  • электрошлаковая (ЭШС),
  • контактно-точечная (КТС).

При электрошлаковой сварке необходим предварительный подогрев материала и его последующая термообработка. Контактно-точечная сварка требует только финишной термической обработки.

Сплав 40Х не имеет склонности к отпускной хрупкости, однако при этом он является флокеночувствительным материалом.

Обрабатываемость резанием доступна только в горячекатаном состоянии, при твердости по Бринеллю 163-168 единиц и временным сопротивлением разрыву 610 МПа.

Отечественные и зарубежные аналоги стали марки 40Х

Россия

38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР, 45Х

Америка

5135, 5140, 5140RH, 5140H, G51350, H51350, G51400, H51400

Франция

37Cr4, 38C4FF, 38C4, 41Cr4, 42C4TS, 42C4

Германия

37Cr4, 41Cr4, 42Cr4, 41CrS4, 1.7034, 1.7035, 1.7045

Англия

37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530M40, 530h46, 530h50

Япония

SCr435H, SCr435, SCr440, SCr440H

Китай

35Cr, 38CrA, ML38CrA, 40Cr, 40CrH, 40CrA, 45Cr, 45CrH, ML40Cr

Южная Корея

SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

ЕС

37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41CrS4, 41Cr4KD

Бельгия

37Cr4, 41Cr4, 45C4

Италия

36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38CrMn4KB, 38Cr4KB, 41Cr4KB, 41Cr4

Испания

37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 42Cr4, 41Cr4DF, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211

Швеция

2245

Болгария

37Cr4, 40Ch, 41Cr4

Польша

38HA, 40H

Венгрия

37Cr4, 41Cr4, Cr2Z, Cr3Z

Румыния

40Cr10, 40Cr10q

Чехия

14140

Австралия

5140, 5132H

Легированная сталь 40Х: характеристики, применение, твердость, аналоги

Широкое распространение в промышленности получила конструкционная сталь 40Х, характеристики которой обусловлены легирующими элементами. Они могут быть значительно улучшены при помощи разных режимов термической обработки.

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%.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

характеристики и свойства марки ст 40х

Сталь 40Х относится к легированным конструкционным хромистым сплавам. Преимущества этой марки:  

  • высокая прочность,
  • твердость (до 217 МПа),
  • износостойкость.

Кроме того, она обладает пониженной восприимчивостью к воздействию химических разрушающих факторов окружающей среды, в том числе агрессивных, и устойчивостью к низким температурам и их резкому перепаду.

Недостатки стали 40Х: склонность к появлению флокенов (трещин структуры) и отпускной хрупкости, поэтому в процессе отпуска и изготовления проката из нее должны соблюдаться особые условия. Ее закаливание производится при температуре +860°C, а охлаждение – в масляной среде. Отпуск следует проводить при температуре +500°C, охлаждение после отпуска – либо в воде, либо в масле.

Для предотвращения образования флокенов используется вакуумирование сплава.

Также сталь этой марки трудносвариваемая. Сварка возможна только при условии предшествующего нагрева, прогрева во время сварки до 200°C – 300°C и последующей термообработки (отжига). Наиболее оптимальными для нее считаются электрошлаковая сварка и ручная дуговая.

Физические свойства стали 40Х
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 2.14 7820 210
100 2.11 11.9 46 7800 466 285
200 2.06 12.5 42.7 7770 508 346
300 2.03 13.2 42.3 7740 529 425
400 1.85 13.8 38.5 7700 563 528
500 1.76 14.1 35.6 7670 592 642
600 1.64 14.4 31.9 7630 622 780
700 1.43 14.6 28.8 7590 634 936
800 1.32 26 7610 664 1100
900 26.7 7560 1140
1000 28 7510 1170
1100 28.8 7470 120
1200 7430 1230

Состав стали

Содержание углерода в ст 40Х, согласно маркировке – в среднем 0,4%, хрома – менее 1,5%. Также в данной марке стали содержится:

  • до 0,3% никеля,
  • до 0,37% кремния,
  • до 0,3% меди,
  • до 0,8% марганца.

Примеси серы и фосфора допускаются в обычных значениях для качественных сталей – до 0,035% каждого.

Процентное содержание всех этих элементов, кроме углерода и хрома, не превышает технологических значений, то есть особого влияния на свойства стали 40Х они не имеют. Углерод придает стали повышенную прочность. Хром также улучшает ее прочностные показатели, плюс повышает сопротивление износу и коррозийною стойкость.

Применение

Из стали 40Х в основном изготавливают детали, испытывающие высокую нагрузку и требующие улучшенных показателей прочности. Детали чаще всего изготавливаются цельными, так как данная марка, как мы уже писали выше, сложно поддается сварке. В большинстве своем из нее производят вращающиеся части механизмов: втулки, оси, валы, шпиндели, шестерни, рейки и тому подобное.

Сталь применяется в машиностроении, при изготовлении крепежных элементов для автомобильных и ж/д мостов, эксплуатируемых в условиях низких температур. В режущих инструментах из нее изготавливаются части конструкции, не соприкасающиеся с разрезаемым материалом.

Кроме того, из данной хромистой стали изготавливают толстостенные трубы со сварным швом.

Поставки стали 40Х ООО «ТД «Ареал»

ООО «ТД «Ареал» осуществляет поставки металлопроката всех видов, в том числе из стали 40Х. Мы предлагаем оптимальные цены, быструю погрузку, открыты к обсуждению индивидуальных условий оплаты и доставки. Также мы осуществляем резку стали по вашим размерам под заказ. За каждым нашим клиентом закрепляется личный менеджер.

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
США 5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400
Германия 1.7034, 1.7035, 1.7045, 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4, 42Cr4
Япония SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H
Франция 37Cr4, 38C4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4, 42C4TS
Англия 37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530h46, 530h50, 530M40
Евросоюз 37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4
Италия 36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB, 38CrMn4KB, 41Cr4, 41Cr4KB
Бельгия 37Cr4, 41Cr4, 45C4
Испания 37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF, 42Cr4, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211
Китай 35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr
Швеция 2245
Болгария 37Cr4, 40Ch, 41Cr4
Венгрия 37Cr4, 41Cr4, Cr2Z, Cr3Z
Польша 38HA, 40H
Румыния 40Cr10, 40Cr10q
Чехия 14140
Австралия 5132H, 5140
Южная Корея SCr435, 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.

характеристики, применение, таблица с маркировкой и расшифровкой

Согласно нормативным документам в обозначение стали входят буквы и цифры, которые указывают примерный химический состав сплава. Первые цифры в записи у низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей показывают количество углерода в сотых долях процента. Буквы обозначают легирующие добавки, входящие в материал. Их содержание указывается числом, следующим за буквенным обозначением. При концентрации элемента менее 1 % число отсутствует. Так, в стали 40Х содержится 0,4 % углерода и менее 1 % хрома.

Химический состав стали

Сталью называют сплав железа с углеродом концентрацией не более 2,14 %. 40Х относится к качественным углеродистым конструкционным сталям. Кроме углерода в сплав входят легирующие добавки и вредные примеси.

Fe, %

C, %

Si, %

Mn, %

Ni, %

S, %

P, %

Cr, %

Cu, %

Около 97

0,36 – 0,44

0,17 – 0,37

0,50 – 0,80

Не более 0,30

Не более 0,035

Не более 0,035

0,80 – 1,10

Не более 0,30

Химические элементы в стали по-разному влияют на её свойства:

  • Железо является основой любой стали и образует кристаллическую решетку, в которой растворяется углерод и другие химические элементы;
  • Углерод проникает между атомами решетки железа и повышает прочностные свойства стали (твёрдость, предел текучести, предел прочности), понижая пластичность;
  • Кремний и марганец вводятся при выплавке для раскисления стали. Они связывают атомы кислорода и образуют лёгкие оксиды, всплывающие на поверхность расплава в виде шлака;
  • Никель способствует росту прочности и вязкости стали, снижает склонность к хрупкому разрушению;
  • Сера и фосфор являются вредными примесями, попадающими в расплав из руды. Они повышают хрупкость металла и снижают сопротивление коррозии;
  • Хром в составе стали образует твёрдые карбидные частицы, в результате чего улучшаются её прочностные свойства, но ухудшается пластичность;
  • Медь попадает в сплав из руды и стального лома. Она не образует химических соединений и твёрдых растворов с железом, поэтому присутствие более 1 % этого элемента нежелательно.

Все легирующие добавки повышают прокаливаемость стали, то есть максимальную глубину проникновения упрочнённой зоны при закалке.

Физические и механические свойства сплава

40Х является среднеуглеродистой сталью и чаще всего применяется после закалки и высокого отпуска. В этом состоянии структура стали состоит из мелких однородных частиц. Такая термическая обработка называется улучшением, так как обеспечивает сочетание высоких прочностных свойств с вязкостью и пластичностью. После закалки в масло с температуры 860 ℃ и отпуска при 500 – 800 ℃ поковки из стали 40Х обладают следующими свойствами.

Прочностные характеристика

Временное сопротивление σв, МПа

655

Предел текучести σ0,2, МПа

490

Твёрдость по Бринеллю HB

212 – 248

Пластические характеристики

Относительное удлинение δ, %

15

Ударная вязкость KCU, Дж/см2

59

Для повышения прочностных свойств уменьшают температуру отпуска стали. Отпуск при 200 ℃ позволяет увеличить предел текучести до 1560 МПа, предел прочности до 1760 МПа, твёрдость до 552 HB, при этом произойдёт снижение ударной вязкости до 29 Дж/см2. 

Сталь трудно поддаётся сварке, склонна к образованию хрупких мартенситных структур в зоне термического влияния сварного шва. Получение качественного соединения при ручной электродуговой и электрошлаковой сварке возможно при использовании дополнительного источника нагрева. Для снижения остаточных напряжений требуется термическая обработка швов. Точечная контактная сварка может производиться без подогрева.

Области применения стали 40Х

40Х относится к конструкционным сталям и применяется в производстве деталей машин и станков, крепежных элементов. Высокая прочность в сочетании с достаточной пластичностью позволяют изготавливать детали сложной конфигурации, подвергающиеся повышенным нагрузкам: шестерни, коленчатые валы, зубчатые рейки. Сталь 40Х целесообразно применять для изготовления цилиндрических деталей (валов, шпинделей, штоков, плунжеров, болтов, осей) с диаметром не более 20 мм. Этот параметр ограничивается глубиной прокаливаемости сплава.

Сталь 40Х показывает хорошие свойства при обработке давлением, поэтому её применяют для изготовления деталей штамповкой, ковкой, прокаткой. ГОСТ регламентирует трубы и различный листовой и фасонный прокат из 40Х.

процесс закалки, нормализации и отпуска

Термообработка стали 40х имеет свои нюансы, которые связаны с наличием в этом легированном металле множества примесей. Рассмотрим температурные режимы обработки стали, процесс закалки, отпуска и нормализации. Твердость после обработки.

Физические свойства материалов могут быть изменены посредством температурной обработки при высокой степени нагрева и последующего охлаждения. Это в первую очередь касается металлов, которые подвергают закалке. Чтобы правильно закалить сталь, нужно знать ее марку: она отражает полный химический состав твердого вещества. Так, проведение термообработки стали 40х имеет свои нюансы, связанные с разновидностью примесей, находящихся в ней.

Если брать точное определение типа стали, к которой относится 40х, то это классический вид легированного материала, где процентное содержание углерода уступает процентному содержанию примеси хрома. Этих элементов здесь от 0.44 до 0.36 и от 1.1 до 0.8 соответственно. Хром в металле способствует его стойкости к агрессивной окисляющей среде и придает ему способность не ржаветь. Кроме этого, хром влияет на механические показатели стали 40х, переводя ее в разряд конструкционных.

Особенности процесса закалки стали 40х


Особенности стали 40х, как указано выше, определяются богатым содержанием в ней примесей. Среди них, кроме основных рассмотренных, есть медь, марганец, никель, кремний, сера и фосфор. Все эти элементы в некотором смысле усложняют обработку такого металла, в том числе и термическую. Так, чтобы достичь нужной пластичности при закалке стали 40х, необходимо обеспечить сильный прогрев ее в муфельной печи до заданных температур. Остужать материал также нужно в определенном режиме для достижения необходимой твердости структуры.

Так как сталь 40х используется при изготовлении деталей ответственных механизмов: шестерней, валов, реек, осей, втулок и болтов, – точности процесса ее закалки уделяют особое внимание.

Что нужно знать о материале, подбирая конкретный режим термообработки:

  1. Твердость металла в исходном состоянии, выраженная в мегапаскалях — HB 10-1 = 217.
  2. Температура так называемых точек критического значения. Это показатели нагрева до определенных градусов, после чего сталь 40х может потерять свои положительные качества: Ar1 = 693, Ar3(Arcm) = 730, Ac3(Acm) = 815, c1 = 743.
  3. Если температуру отпуска принять равной 200 градусов по Цельсию, то показатель твердости HB будет равен 552 МПа.

Закалка стали 40х однозначно ведет к увеличению ее твердости и снижению показателя пластичности. Но процентное соотношение этих показателей для такого металла будет зависеть от следующих факторов:

  1. Время, за которое будет нагрета деталь до заданной температуры, влияет на общие показатели скорости термической обработки.
  2. Интервал выдержки металла в разогретом состоянии. От этого показателя зависит равномерность прогрева всей структуры металла и приведение каждого звена кристаллической решетки в подвижное состояние.
  3. Скорость, с которой заготовка подвергается охлаждению. Важный параметр при формировании новой кристаллической решетки.

Сталь 40хСталь 40х

Оптимальный режим термической обработки


Существуют специальные таблицы, где указаны рекомендуемые температуры термической обработки стали 40х для достижения тех или иных свойств металла относительно его твердости и пластичности, ударной вязкости и других показателей. Если проводить операцию закалки не в производственных, а в домашних условиях, то здесь оптимальными режимами процесса будут следующие:
  1. Электропечь прогревают до температуры, близкой к 860 градусам по Цельсию. При стандартной мощности печи по времени это занимает около 40 минут.
  2. Время выдержки заготовки в камере принимают равным 10–15 минутам. Визуально цвет стали 40х должен приобрести однородный желтый оттенок.
  3. Для охлаждения чаще используют масляную среду, реже — воду.

Более точно рассчитать время нагрева изделия из металла можно, используя правило: на каждый кубический миллиметр нужно давать от 1.5 до 2 минут пребывания детали внутри камеры электропечи.

Как показала практика, для стали 40х наиболее эффективный способ закаливания — при разогревании металла токами высокой частоты (ТВЧ). Такой прогрев характеризуется быстрым достижением заданной температуры, а также улучшенными показателями прочности изделия при эксплуатации.

Отпуск и нормализация


Чтобы в структуре стали не образовывались микротрещины, технологией процесса предусмотрена операция отпуска после закалки. На этом этапе изделие разогревают до температуры, которая имеет более низкое значение, чем температура критической точки. Здесь также происходит выдержка материала в течение определенного интервала времени в таком состоянии. Далее следует охлаждение изделия. Все внутренние напряжения после проведения этих мероприятий нейтрализуются, структура кристаллической решетки улучшается, пластичность увеличивается.

Для марки стали 40х можно применить три вида отпуска:

  1. Отпуск на низких температурах предполагает прогрев детали до предела 250 градусов по Цельсию с выдержкой. Остужают заготовку на открытом воздухе. Термообработка такого характера способствует нейтрализации напряжений при минимальном увеличении пластичности без влияния на твердость. Используется метод редко, так как велика вероятность образования хрупкой структуры.
  2. Отпуск на средних температурах. Прогрев здесь идет до 500 градусов по Цельсию. За счет более высокой температуры возрастает вязкость изделия с пропорциональным снижением твердости. Метод подходит для изготовления автомобильных рессор, пружин, другого специфического инструмента.
  3. Отпуск на высоких температурах с увеличением прогрева до 600 градусов по Цельсию. В этом случае внутри кристаллической решетки распадается мартенсит, образуя при этом сорбит. На практике это лучший вариант пропорционального соотношения пластичности и твердости. Ударная вязкость при этом также возрастает. Детали, полученные таким образом, можно применять в механизмах, подверженных воздействию ударных нагрузок.

Отпуск и нормализацияОтпуск и нормализация

Чтобы избежать повышенной хрупкости при отпуске, охлаждение при этом процессе следует делать быстро в специальной вакуумной камере с системой продувки аргоном. Последние два условия помогут избежать возникновения внутренних дефектов в структуре материала, а именно образования раковин, полостей и деформаций.

Если после закаливания сталь 40х разогреть до критической точки, выдержать и охладить на воздухе, то внутренняя структура получит мелкозернистое строение – этот процесс носит наименование нормализация. Ее задача — повысить ударную вязкость металла и его пластичность.

Свойства стали после закалки

Если термическая обработка стали 40х (закалка и отпуск) проведены правильно, в соответствии с ГОСТ 4543–71, который регламентирует такие работы, то металл приобретает следующие свойства:

  1. Твердость повышенного характера с показателями НВ около 217.
  2. Прочность с пределом при разрыве 980 Н/м².
  3. Вязкость ударную 59 Дж/см².

Кроме всего прочего, закаленный металл лучше поддается ручной сварке при помощи дуги и электрошлаковой сварке.

Уважаемые посетители сайта: специалисты – технологи по закалке металла и все, кто не понаслышке сталкивался с вопросом термообработки стали 40х, – поделитесь своими знаниями в комментариях, поддержите тему! Всегда важно знать мнение профессионалов!

Подробная таблица соответствия марок стали ASTM, AISI и ГОСТ (ТУ)

РОССИЙСКИЙ АНАЛОГ ПО ГОСТ США СТАЛЬ ПО AISI, ASTM, ASME ГЕРМАНИЯ СТАЛЬ ПО DIN КИТАЙ СТАЛЬ ПО GB
ст.03Х17Н14М3 316L
SA-240TP316L
X2CrNiMo18-14-3 00Cr17Ni14Mo2
00Cr17Ni14Mo3
ст.03Х18х21 304 л
SA-240TP304L
X2 Cr Ni 19 11
GX2 Cr Ni 19-11
ст.03ХН28МДТ
ст.06Х28МДТ
X3NiCrCuMoTi 2730
ст.06Х18х21 305
3008
X4CrNi18-12
ст.07Х16Н6 301
A 167 301
A 240 301
A 666 301
X12CrNi17-7
X10CrNi18-8
ст.08кп А 622 ул 50-2
ст.08X13 403
409
410 S
429
SA-240 TP 410S
Х6 Cr 13
X7 Cr 14
ст.08Х17Н13М2Т
ст.10Х17х23М2Т
316 Ti
A 167 316Ti
A 213 F316H
A 240 316Ti
A 368 316Ti
SA-240 TP 316Ti
SA-479 316Ti
X6CrNiMoTi 12122
X 10 CrNiMoTi 18-12
0Cr18Ni12Mo3Ti
1Cr18Ni12Mo3Ti
ст.08Х17Т 430Ti
439
Х 6 CrTi 17
X3CrTi17
ст.08X18h20 304
304 H
SA-240 TP 304
X5 Cr Ni 18 10
ст.08Х18Н12Б 347
A 167 347
A 240 347
A 313 347
A 580 347
х 6 CrNiNb 18 10
X6CrNiNb18-10
0Cr18Ni11Nb
1Cr18Ni11Nb
1Cr19Ni11Nb
ст.08ЮА А 620 DC 04
DC04 + ZE
Fe P04 / St 14
St 14
St 4
ст.09Г2С A 516-55
A 516-60
A 516-65
A 561 Gr70
ст.09Х17Н7Ю X 7 CrNiAl 17 7
X7CrNiAl17-7
0Cr17Ni7Al
ст.10 C1010
A 108 1010
A 29 M1010
A 510 1010
A 575 M1010
SA-29 M1010
C 10
C10E
Ck 10
10
ст.10Х13СЮ А 268 TP405 X10CrAl13
X10CrAlSi13
ст.10X23h28
ст.20X23h28
СА-240 ТП 310С
ст.12К A 201 Gr AFx Аст 35
ст.12X13
ст.15X13Л
410
430
A 183 F6
A 193 B6
A 479410
X 10 Cr 13
X12 Cr13
GX 12 Cr 12
ст.12Х17 430
A 182 F 430
A 240 430
SA-182 Класс F 430
SA-240 Тип 430
X6Cr17 1Cr15
1Cr17
ML1Cr17
ст.12Х18х20Т
ст.06Х18Н10Т
ст.08Х18х20Т
ст.09Х18Н10Т
321
A 213 TP321H
SA-240 TP 321
X6 Cr Ni Ti 18 10
X10 Cr Ni Ti 189
ст.12XM A 182 класс F12
A213 класс T12
A 335 класс P12
A 387A, B, C
13CrMo-44
ст.12Х2М A 182 класс F22
A335 класс P22
387 класс D
10CrMo 910
ст.12Х1МФ 14MoV63
ст.14Г2 A414 Gr F, G
A 515 Gr70
A516 Gr70
17 Mn4
ст.15 C1015
A 108 1015
A 512 1015
A 576 1015
C15
C15E
СК 15
15
h25A
ZG200-400 (ZG 15)
ст.15кп A 621 FS Тип A
A 621 FS Тип B
DD 11 (StW 22)
ст.15пс А 29 1015 QSt 38-3 ML15
ст.15Н2М
ст.15HM
4615
ст.15Х 15Cr3
ст.15X5M A 182 степень F5
A 193 степень B5
ст.15X25T
ст.15X28
А 268 TP446 10CrAl24
ст.15ХФ 6117
ст.15ХМ A 182 класс F12
A213 класс T12
A 335 класс P12
13CrMo-44
ст.16К A 414 класс E H II
St42-2
C22N
ASt41
P 265 GH
Ст2сп A 53 GrA Ст35 Q215B
Ст3сп A 53 GrB
ст.17ГС S355J2G3 / Fe 510 D1
St 52-3
St 52-3 / S355J2G3
St 52-3 G
16Mn
ст.18ХГ SA-29 Марка 5115 16 MnCr 5 15CrMn
20CrMn
ст.20 C1020
A 105 Gr1
A 106 GrA, B
A 659 CS Тип 1020
A 794 CS Тип 1020
C 22
C 22N
C 22,3
Ck 22
St35.8
St45.8
ст.20К A 283-C
A 285-A, B, c
A 414 Класс E
A 515-5
A 515-60
A 515-70
H II
P 265 GH
ст.20пс А 29 1020 ML20
ст.20х3М
ст.20ХМ
4621
ст.20X 5120
ст.20ХФ 6120 22CrV4
ст.20Х13 420
A 276420
A 580 420
X 20 Cr 13 2Cr13
ст.20Х17Н2 431
A 493431
A 580 431
SA-479 Тип 431
X17CrNi16-2
X17CrNi16-2 (X 20 CrNi 17 2)
1Cr17Ni2
ML1Cr17Ni2
ст.20Х25Н20С2 310
314
X15CrNiSi25-20
X15CrNiSi25-21
2Cr25Ni20
ст.20ХМ 4130
SA-29 Марка 4130
25 CrMo 4
GS-25 CrMo 4
ML30CrMo
ML30CrMoA
ст.20XH 3120
ст.22К 1022
1518
20Mn5
ст.25 C1025
ст.25Г 1025
A 108 1025
A 510 1025
A 512 1025
A 513 1025
A 576 1025
GS-Ck 25 25
25Z
ZG230-450 (ZG 25)
ст.25X1МФ А 193 В14
А 540 В21
24CrMoV55
ст.30 C1030
A 29 1030
SA-29 1030
ML25Mn
ML30
ст.30X 5130
ст.30XM 4130
A 302 Gr B

A 304

25CrMo4
ст.30Х13 420F X30Cr13 3Cr13
ст.30ХМ 34 CrMo 4
GS-34 CrMo 4
35CrMo
ст.30Г2 36 млн 5
ст.35 C1035
C1034
A 107
C 35
Ck 35
ст.35X 5132 34Cr4
ст.35XM 34CrMo4
ст.40 1040 C40
Ck40
ст.40X 5140 41 Кр 4
ст.40Х13 X38Cr13
X39Cr13
X46Cr13
ст.40Х2Н2МА 4340
SA-29 Марка 4340
40 NiCrMo 6 40CrNiMoA
ML40CrNiMoA
ст.40XH 3135
3140
40Ni Cr 6
ст.40ХН2МА 9840 36 CrNiMo 4
ст.45 1045
A 107
A 29 1044
SA-29 1044
C 45
Ck 45
Cq 45
ML45
ст.45Г 1045
A 108 1045
A 29 1045
A 311 1045
A 576 1045
SA-29 1045
SA-311 1045
C45E
СК 45
GS-СК 45
45
ZG310-570 (ZG 45)
ст.45X 5145
ст.50 С1050
A 108 1050
A 29 1050
A 311 1050
A 510 1050
A 576 1050
SA-29 1050
SA-311 1050
С 50 Е
СК 50
50
ст.50X 5147
ст.55 С1055
A 29 1055
A 576 1055
SA-29 1055
C 55
Ck 53
ст.60
ст.60Г
C1060
A 29 1060
A 576 1060
SA-29 1060
С 60
Ст0
Ст1кп
A 283 Класс A S185 / Fe 310-0
St 33
Q195
Q195-F
Q195-Z
Q195-b
Ст2пс
Ст2сп
A53 Gr A
A192 Gr A
ул 35 Q215B
Q215B-F
Q215B-Z
Q215B-b
Ст3кп A 107
A 283 Класс C
SA-283 C
США 37-2
США 37-2 G
RSt37-2
A3
Q235A
Q235A-F
Q235A-Z
Q235A-b
Ст3сп A 414 класс A
A 570 класс 36
S235J2G3 / Fe 360 ​​D1
St 37-3
St 37-3 G
UZSt 37-2
Ст5сп A 570 Марка 50 ул 50-2
Ст6пс
Ст6сп
A 572 Класс 65 E335 / Fe 590-2
St 60-2
St 60-2 G
.

Сталь 40Х13 — Металлургическая компания

.
Краткие обозначения:
σ в — временное сопротивление разрыву (предел при растяжении), МПа ε — относительная осадка при появлении первой трещины,%
σ 0,05 — предел упругости, МПа Дж к — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ 0,2 ​​ — предел текучести условный, МПа σ изг — предел прочности при изгибе, МПа
δ 5 , δ 4 , δ 10 — относительное удлинение после разрыва,% σ -1 — предел выносливости при испытании на изгиб с помощью симметричного циклом нагружения, МПа
σ сж0,05 и σ сж — предел текучести при сжатии, МПа Дж -1 — предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν — относительный сдвиг,% n — количество циклов нагружения
с в — 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 образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж / см 2 т — температура, при которой получены свойства, Град
с T — предел прочности (предел текучести для остаточной деформации), МПа л и λ — коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт / (м · ° С)
HB — твердость по Бринеллю К — удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20 o — Т), [Дж / (кг · град)]
HV — твердость по Виккерсу p n и r — плотность кг / м 3
HRC э — твердость по Роквеллу, шкала С а — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o — T), 1 / ° С
HRB — твердость по Роквеллу, шкала В σ т Т — предел длительной прочности, МПа
HSD — твердость по Шору г — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *