Сталь 40х

Рисунок 3

Для изделий с высокой поверхностной твердостью рекомендуют использовать сталь 38Х2МЮА. Однако в процессе азотирования этой стали, за счет присутствия в ней алюминия, проявляется ее сильная склонность к деформированию. Использование же сталей, не содержащих алюминия, приводит к заметному снижению твердости и износостойкости азотированного слоя, зато позволяет изготавливать изделия более сложной конфигурации. В станкостроении, например, для азотирования используют улучшаемые, легированные стали типа 40Х, 40ХФА. Для тяжело нагруженных деталей, работающих в условиях циклических изгибающих нагрузок, рекомендуются стали 30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА.

Для изготовления деталей топливной аппаратуры, где требуется повышенная точность размеров, используют сталь 30Х3МФ1. Дополнительное легирование этой стали кремнием (30Х3МФ1С) способствует повышению твердости азотированного слоя.

Для азотирования иногда назначаются и цементуемые стали, содержащие в своем составе хром, молибден, вольфрам, ванадий.

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.

/5 — голосов

Механические свойства по ГОСТ 4543-2016

Документ устанавливает требования к измеряемым свойствам железоуглеродных компонентов при +10…+35°С. Образцы должны быть подвергнуты термообработке (возможно ее проведение на этапе заготовки с диаметром в 25 мм).

Для конечного продукта устанавливаются следующие показатели:

• максимальный уровень текучести — 785 Н/мм²;
• временное сопротивление — 980 Н/мм²;
• среднее удлинение (приращение длины после разрыва) — 10%;
• среднее сужение (приращение площади) — 45%;
• поглощаемая механическая энергия при ударных нагрузках — 59 Дж/см².

ГОСТ регулирует применение продукции только в случае отделки поверхности легированной хромом сталью. Использование изделия возможно лишь в конструкциях общего назначения.

Характеристики стали ЭИ107

ЭИ-107 – это нержавеющая сталь мартенситного класса. В её основе лежит мартенсит – фаза, которая образуется в сплаве при охлаждении со скоростью выше критической. Есть модификация 40×13. При этом способе обработки молекулы металла приобретают игольчатую структуру. Благодаря этому свойству марки сталей мартенситного класса приобретают прочность и твёрдость.

Сплав имеет характерное отличие: охлаждаясь с критической температуры, он способен приобретать высокую твёрдость.

Это свойство надо учитывать в процессе изготовлении изделий. В технологический процесс при горячей обработке давлением или сваркой включают операцию отжига при 860°С (постепенное охлаждение с печью). Начальная t⁰С для деформации составляет 1200°С, в конце ковки – 900°С.

При обработке ковкой тонких и длинных элементов можно получить структуру мартенсита. По завершении отжига достигается твёрдость 269-197 НВ. Отпуску закалённые изделия необходимо придать в тот же момент. Это операция необходима для снятия остаточного напряжения.

Дешевизна сплава обусловлена относительно низким содержанием легирующих элементов. Марка относится к группе сплавов жаропрочных и окалиностойких, необходимость этих характеристик ставится под сомнение: нужны ли такие свойства для режущих инструментов, которые эксплуатируются при температуре, близкой к комнатной. Для сильхромов характерна высокая температура критических точек.

Низкоуглеродистая сталь при правильно выполненной термической обработке даёт возможность добиться нужной твёрдости (50-55 HRC), при этом нисколько не страдает износостойкость.

Нож из стали ЭИ107.

Одновременное добавление кремния и хрома увеличивают отпускную хрупкость, присадка молибдена уменьшает её и создаёт сопротивление к значительному укрупнению зерна при закалке.

Достоинства и недостатки

Положительных качеств у ЭИ107 больше, чем отрицательных. Отмечаются основные плюсы:

дешевизна (ножи, изготовленные из неё, имеют небольшую цену, что очень важно для потребителя);
стойкость к образованию ржавчины;
сравнительная лёгкость затачивания (в любых условиях);
низкая хрупкость (клинки этой марки очень трудно сломать).

Единственный недостаток: при работе с твёрдыми поверхностями, например, при рубке костей, угол удара был рассчитан неправильно, произойдёт выкрашивание режущей кромки ножа. Такое же условие надо соблюдать при заточке: необходимо кромку держать под углом от 30 до 40⁰. Несоблюдение правила может привести к нарушению целостности лезвия.

2а. СОРТАМЕНТ

2а.1. Сортамент проката должен соответствовать требованиям ГОСТ
2591, ГОСТ 2590, ГОСТ
2879, ГОСТ
103, ГОСТ 1133, ГОСТ 7417, ГОСТ 8559,
ГОСТ
8560, ГОСТ
14955 и другой нормативно-технической документации.

Примеры условных обозначений

Прокат горячекатаный,
квадратный, со стороной квадрата 46 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ
2591, из стали марки 18ХГТ, группы качества поверхности 2, термически
обработанный ТО:

То же, круглый, диаметром 80 мм, обычной точности прокатки В
по ГОСТ
2590, из стали марки 18Х2Н4МА, группы качества поверхности 1, вариант
механических свойств 2, термически обработанный ТО:

То же полосовой, толщиной 20 мм, шириной 75 мм по ГОСТ 103,
из стали марки 25ХГТ, группы качества поверхности 3, вариант механических
свойств 1, без термической обработки:

Прокат калиброванный, круглый, диаметром 15 мм, с предельными
отклонениями по h11 по ГОСТ 7417, из стали марки
40ХН2МА, качества поверхности группы Б по ГОСТ 1051, с
контролем механических свойств М, нагартованный Н:

Прокат со специальной отделкой
поверхности, круглый, диаметром 8,5 мм, с предельными отклонениями по h9 и качеством поверхности группы В по ГОСТ
14955, из стали марки 12ХН3А, с нормированной прокаливаемостью П,
термически обработанный ТО:

(Измененная редакция, Изм. № 5).

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
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, 530H36, 530H40, 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.

Аналоги стали и область применения

4Х13 — старое название. Существуют зарубежные аналоги, отличающиеся чистотой сплава, отсутствием или наличием примесей.

Зарубежные аналоги разных поставщиков: американские AISI420, японские SUS420J2, французские X40Cr14, английские 420S45, итальянские X40Cr14, испанские F.3404, китайские 4C13, польские 4h23, чешские 17024. Все аналоги имеют похожие характеристики.

Область применения:

1. Мерительный инструмент.
2. Режущий инструмент.
3. Предметы домашнего обихода.
4. Медицинские инструменты.
5. Валы.
6. Пружины.
7. Подшипники.
8. Мерительные приспособления для ковочного производства.
9. Детали компрессорных установок.
10. Режущие ножи аппаратов для горячей штамповки.

Технологические свойства

Название	Значение
Свариваемость	Ограниченно свариваемая. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.
Склонность к отпускной хрупкости	Не склонна.
Температура ковки	Начала — 1250 °C, конца — 800 °C. Охлаждение заготовок сечением до 400 мм — на воздухе.
Флокеночувствительность	не чувствительна.
Обрабатываемость резаньем	В горячекатанном состоянии при НВ 170 и sВ=520 МПа Kn тв.спл.=1.2 Kn б.ст.=1.05
Наплавка	Наплавка уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной арматуры в соответствии с ОСТ 26-07-2028-81 производится ручной электродуговой наплавкой электродами типа Э-20Х13 с обмазкой УОНИ-13НЖ, НИИ-48, НИИ-48Ж-1 или проволокой СВ-12Х13 или СВ-20Х13. Подготовка поверхности под наплавку производится механической обработкой. Наплавка производится с предварительным и сопутствующим нагревом детали до 400-450 °C не менее чем в 3 слоя толщиной не менее 4 мм без учета припуска на механическую обработку. Термообработка после наплавки производится путем отпуска при 550-600 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=301-350, при 600-650 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=240-300, при 400-450 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=351-400. Температура печи при загрузке деталей для отпуска должна быть не более 300 °C.

Температура плавления стали 40х

Среди большого количества физических свойств металлов отметим температуру плавления. Этот показатель учитывается при изготовлении самых различных изделий, к примеру, ножа или подшипников. Самой востребованной сталью для изготовления медицинских скальпелей, ножей, пружин и других предметов считается сталь 40х13. Она обладает всеми необходимыми свойствами и характеристиками.

ГОСТы на сталь 40х и применение

Основные потребители металла – промышленные производства – получают сталь 40х в виде сортового фасонного проката, выполненного в соответствии со стандартами, разработанными, в основном, еще в 70-х гг. прошлого века. Сегодня приобрести данный материал для своих нужд можно в виде:

• толстых листов – ГОСТы 19903-74 и 1577-93
• труб – ГОСТы 8731-74, 8733-74 и 13663-86
• калиброванных прутков – ГОСТы 1051-73, 7417-75, 8559-75 и 8560-78
• шлифованных прутков и серебрянки – ГОСТ 14955-77
• поковок – ГОСТ 8479-70
• полос ГОСТы 82-70, 1577-93 и 103-2006

Эта сталь является трудносвариваемой, поэтому чаще всего находит применение в производстве ответственных деталей повышенной прочности, испытывающих серьезные нагрузки при вращении или трении. Из сплава 40х удаётся получить качественные валы, шпиндели, кольца, штоки и шестерни. Этот материал также можно назвать идеальным для изготовления полуосей, втулок, оправок и плунжеров.

Химсостав сплава 40х

Стоит отметить, что в данном сплаве помимо хрома предусмотрено относительно большое количество другого легирующего вещества – марганца:

• Fe – 97,0%
• C – 0,36-0,44%
• Cr – 0,8-1,1%
• Mn – 0,5-0,8 %
• Si – 0,17-0,37%
• Ni – не менее 0,3%
• Cu – не менее 0,3%
• S – не менее 0,035%
• P – не менее 0,035%

Сталь марки 40х: физические и механические свойства

Основные характеристики легированного сплава 40х, определяющие область его применения, связаны с достаточно высокой твердостью (HB 10-1 = 217МПа) и удельным весом материала (7820 кг/м3). Наиболее важные свойства материала представлены в следующих таблицах:

Одним из основных требований к этой трудносвариваемой стали всегда была достаточная величина модуля упругости, т.е. коэффициента пропорциональности между напряжением и деформацией. Модуль упругости стали 40х равен 215 ГПа, в то время как даже при многократном увеличении уровня температуры она меняется незначительно (приведенный модуль упругости стали рассчитан при t=20оC):

Отдельно необходимо сказать о свариваемости сплава 40х. При необходимости здесь задействуются ЭШС и РДС, применяются предварительный подогрев и последующая термообработка. Температура ковки стали 40х – 1250-800оС.

Можно ли повысить твердость металлов и их сплавов?

Технологии придания большей твердости металлам и сплавам совершенствовались в течение долгих веков. Современное оборудование позволяет проводить термическую обработку таким образом, чтобы значительно улучшать свойства изделий даже из недорогих материалов.

Закалка стали и сплавов

Закалка (мартенситное превращение) — основной способ придания большей твердости сталям. В этом процессе изделие нагревают до такой температуры, что железо меняет кристаллическую решетку и может дополнительно насытиться углеродом. После выдержки в течение определенного времени, сталь охлаждают.

Это нужно сделать с большой скоростью, чтобы не допустить образования промежуточных форм железа.В результате быстрого превращения получается перенасыщенный углеродом твердый раствор с искаженной кристаллической структурой. Оба эти фактора отвечают за его высокую твердость (до HRC 65) и хрупкость.

Большинство углеродистых и инструментальных сталей при закаливании нагревают до температуры от 800 до 900С, а вот быстрорежущие стали Р9 и Р18 калятся при 1200-1300С.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига;в) после закалки; г) после отпуска. ×500.

Режимы закалки

Нагретое изделие опускают в охлаждающую среду, где оно остается до полного остывания Это самый простой по исполнению метод закалки, но его можно применять только для сталей с небольшим (до 0,8%) содержанием углерода либо для деталей простой формы. Эти ограничения связаны с термическими напряжениями, которые возникают при быстром охлаждении — детали сложной формы могут покоробиться или даже получить трещины.

При таком способе закалки изделие охлаждают до 250-300С в соляном растворе с выдержкой 2-3 минуты для снятия термических напряжений, а затем завершают охлаждение на воздухе. Это позволяет не допускать появления трещин или коробления деталей.

Легированная сталь характеристики, свойства

Конструкционная легированная сталь 40ХН2МА

Марка 40ХН2МА – назначение

Конструкционная легированная сталь 40ХН2МА используется для изготовления тяжело нагружаемых деталей – диски, кулачковые муфты, шестерни, ответственные болты, крышки шатунов, шатуны, клапаны, коленчатые валы, другие изделия.

Материал 40ХН2МА – характеристики

Марка	Классификация	Вид поставки	ГОСТ	Зарубежные аналоги
40ХН2МА	Сталь конструкционная легированная	Сортовой прокат	4543–71	есть
Поковки	8479–70

Ковка

Вид полуфабриката	t, 0С	Охлаждение
Размер сечения	Условия
мм
Слиток	1200–800
Заготовка	до 100	На воздухе
101–350	В яме

Резка

Исходные данные	Обрабатываемость резанием Ku
Состояние	HB, МПа	sB, МПа	твердый сплав	быстрорежущая сталь
горячекатаное	≤255	770	0,7	0,4

Сталь 40ХН2МА – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Кремний	Марганец	Медь	Молибден	Никель	Сера	Углерод	Фосфор	Хром
0,17–0,37	0,5–0,8	0,3	0,15–0,25	0,25–1,65	0,025	0,37–0,44	0,025	0,6–0,9

Материал 40ХН2МА – механические свойства

Сортамент	ГОСТ	Размеры – толщина, диаметр	Режим термообработки	t	KCU	y	d5	sT	sв
мм	0С	кДж/м2	%	%	МПа	МПа
Пруток	4543–71	25	Закалка	780	50	12	930	1080
Отпуск

Ударная вязкость, Дж/см2

Режимы термообработки	Среда	t	KCU при температурах
0С	-600С	-500С	-400С	-300С	-200С	00С	+200С
Закалка	масло	880	35	36	41	50
Отпуск	масло	200
Закалка	масло	820	125	128	122	139
Отпуск	вода	600
sв=970, d5=20%, s0,2=780, y=61%	85	105	120

Марка 40ХН2МА – физические свойства

t	r	R 109	E 10-5	l	a 106	C
0С	кг/м3	Ом·м	МПа	Вт/(м·град)	1/Град	Дж/ (кг·град)
20	7850	2.15	39
100	2.11	38	11.6	490
200	2.01	37	12.1	506
300	1.9	37	12.7	522
400	1.77	35	13.2	536
500	1.73	33	13.6	565
600	31	13.9
700	29
800	27

Сталь 40ХН2МА – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Англия	Болгария	Венгрия	Германия	Евросоюз	Испания	Италия
BS	BDS	MSZ	DIN,WNr	EN	UNE	UNI
34CrNiMo6 36NiCrMo4 708M40 816M40 817A37 817M37 817M40 818M40	1.6511 1.6565 1.7225 34CrNiMo6 36CrNiMo4 36NiCrMo4 40NiCrMo6 42CrMo4 G36CrNiMo4	1.6511 1.6582 34CrNiMo6 36CrNiMo4 40NiCrMo4KD	35NiCrMo4 36CrNiMo4 42CrMo4 F.1280	35NiCrMo6KB 36NiCrMo4 38NiCrMo4 38NiCrMo4KB 40NiCrMo7

Польша	Румыния	США	Франция	Чехия	Япония
PN	STAS	—	AFNOR	CSN	JIS
4340 9840 G43400 G43406 G98400 Gr.9840	35NCD5 35NCD6 36NiCrMo4 40NCD3 42CD4TS

Материал 40ХН2МА – область применения

Сталь марки 40ХН2МА используют в автомобилестроении, станкостроении для изготовления тяжело нагружаемых ответственных деталей.

Условные обозначения

HRCэ	HB	KCU	y	d5	sT	sв
МПа	кДж / м2	%	%	МПа	МПа
Твердость по Роквеллу	Твердость по Бринеллю	Ударная вязкость	Относительное сужение	Относительное удлинение при разрыве	Предел текучести	Предел кратковременной прочности

Ku	s0,2	t-1	s-1
Коэффициент относительной обрабатываемости	Условный предел текучести с 0,2% допуском при нагружении на значение пластической деформации	Предел выносливости при кручении (симметричный цикл)	Предел выносливости при сжатии-растяжении (симметричный цикл)

N	число циклов деформаций/ напряжений, выдержанных объектом под нагрузкой до появления усталостного разрушения/ трещины

Свариваемость

Без ограничений

Ограниченная

Трудно свариваемая

Подогрев

нет

до 100–1200С

200–3000С

Термообработка

нет

есть

отжиг

Физические свойства

R

Ом·м

Удельное сопротивление

r

кг/м3

Плотность

C

Дж/(кг·град)

Удельная теплоемкость

l

Вт/(м·град)

Коэффициент теплопроводности

a

1/Град

Коэффициент линейного расширения

E

МПа

Модуль упругости

t

0С

Температура

Купить металлопрокат из конструкционной углеродистой стали 40ХН2МА в Санкт-Петербурге Вы можете по телефону + 7 (812) 703-43-43. Специалисты компании «ЛенСпецСталь» оформят заказ, сориентируют по сортаменту, ценам, условиям доставки.

Продукция

Доставка

Контакты

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.

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.

Выбираем конструкционную сталь. Характеристики стали 3, 20 и 45, 40х

Сталь ст 3

Сталь 3 (ст3) входит в список конструкционных углеродистых стали. Продукция выпускается различных видов в форме сортового и листового проката. Свойства этого вида стали являются условием для включения их к группе А, вот почему в ее наименовании отсутствуют дополнительные обозначения – ст3. Сталь данного типа производится методом сварки и давления, без горячей или другой дополнительной обработки. При этом используется углеродистая сталь 3.

Представим расшифровку стали 3: «ст» обозначает «сталь», а цифра – номер марки. Процент содержания углерода в данном виде стали указан в номере, и необходимо знать – чем выше номер, тем выше содержание углерода. После номера марки иногда указывается степень раскисления продукта, по параметрам которого сталь подразделяют на кипящие (кп), спокойные (сп) и полуспокойные (пс). Благодаря хорошей свариваемости и простоте данная марка применяется в различных металлических конструкциях и в строительстве.

Сталь 20 и 45

Данные виды стали относятся к качественным углеродистым конструкционным. Являясь низкоуглеродистой, сталь 20 характеризуется отличной свариваемостью, пластичностью и штамповкой. Сталь 20 с такими характеристикам, как правило, используется в производстве разных видов деталей для крепежа – валики, оси и т.д. Данный вид продукции может дополнительно цементироваться, что увеличивает прочность поверхности, одновременно насыщаясь углеродом.

Сталь 45 является среднеуглеродистой качественной конструкционной, особенность которой – невосприимчивость к сварке. В ее характеристики входит также повышенная прочность и, в то же время, низкая вязкость и пластичность. Способ термообработки деталей зависит от условий, в которых протекает работа, где применяются нормализация и улучшение, а также закалка с низким отпуском и ТВЧ. Сталь 45 применяется в производстве деталей небольшого размера: зубчатые колеса, валы, шатуны и детали, подвергающиеся циклическим нагрузкам.

Сталь 40х

Указанный вид стали относится к хромистым конструкционным улучшаемым легированным. Цифры в начале названия показывают процент содержания углерода, а буквы – легирующие элементы. Буква «х» в свою очередь обозначает применение хрома в производстве стали 40х.

Из нее чаще изготавливают средненагруженные детали небольшого размера, причем, чем выше содержание углерода в данной линейке стали, тем выше прочность и ниже пластичность и вязкость. Кроме этого, стали из хрома характеризуются довольно низкой прокаливаемостью

Описание

Сталь 40Х применяется: для изготовления горячекатаного толстолистового проката; осей, валов, вал-шестерней, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности; деталей трубопроводной арматуры из сортового проката; штампованных заготовок и поковок (требуется термообработка: закалка в масло (или через воду в масло) и отпуск на воздухе или в масле); заготовок маховиков дизелей; колец цельнокатаных различного назначения; кованых заготовок валов компрессорных машин и газовых турбин (из стали 40ХА); бесшовных бурильных труб, применяемых при геологоразведочном колонковом бурении; заготовок дисков паровых турбин с рабочей температурой до 350 °C; заготовок валов и цельнокованых роторов стационарных и транспортных паровых турбин; труб, применяемых в авиационной технике.

Общие сведения стали 40Х

Заменитель марки

стали: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Вид поставки

Круг 40х, 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.

Применение

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.

Рисунок 1

Таким образом, при температурах ниже 591 °С в азотированном слое будут располагаться следующие фазы (от поверхности к сердцевине

): &#949 — &#947′ — &#945

При температурах выше 591 °С в начале азотирования также будет образовываться &#945-фаза, но при дальнейшем повышении концентрации азота появится азотистый аустенит (&#947-фаза). При наступлении предельного насыщения аустенита азотом будут появляться нитриды, представляющие собой &#947′ и &#949 фазы. Таким образом, при температурах выше 591 °С в азотированном слое будут располагаться следующие фазы (от поверхности к сердцевине

): &#949 — &#947′ — &#947 — &#945.

Для азотирования используются как углеродистые, так и легированные с концентрацией углерода 0,3…0,5 %. Наибольшее распространение получили стали, легированные такими элементами, как хром, алюминий, молибден. Эти стали называются нитраллоями

. При азотировании таких сталей в их поверхностном слое образуются нитриды хрома, молибдена и алюминия, которые, выделяясь в дисперсном виде, препятствуют движениюдислокаций , что, в свою очередь, способствует повышению твердости и износостойкости. Кроме того, молибден способствует устранению явления отпускной хрупкости, возникающей в результате медленного охлаждения после азотирования.

Например, если твёрдость азотированного слоя у углеродистых сталей составляет HV 200-250, у легированных сталей — HV 600-800, то у нитраллоев твердость может доходить до HV 1200 и выше.

Обработка и закалка

После сварочных работ готовая деталь охлаждается за счет понижения температуры при отключении печи, при этом находясь под чутким контролем. В результате таких манипуляций полученный на изделии шов при рентгеновском облучении покажет отсутствие дефектов. Наличие поверхностных трещин проверяется зачисткой и шлифовкой швов с последующим нанесением слоя кислоты.

Изготовленные с применением подобной технологии изделия успешно проходят макроисследования при котором выявляются плотность строения наплавленного металла в зоне сварочного шва и ближайших к нему зон. Микроструктура в этих местах изменяется от ферритно-перлитной до сербитообразной перлитной. Также образцы деталей из стали 40ХН проходят испытание на твердость, смысл которой в том, чтобы подтвердить неизменность структуры стали в зоне шва после сварки.

Закалка изделий из данного материала происходит в процессе погружения в масло, однако детали крупных габаритов иногда закаливают в воде после чего, как можно скорее, перемещаются в масло или подвергаются воздействию низкий отпуска. Не редкостью является и процесс закаливания высокочастотными токами, после нагрева которыми производится отпуск. В конечном итоге, такие манипуляции повышают твердость поверхности изделия.

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.