Какие свойства имеет сталь 40

Среди всех различных материалов, которые применяются в машиностроительной и других областях, наибольшее распространение получила сталь. Она выпускается в самых различных вариантах исполнения, эксплуатационные качества во многом зависят от химического состава. Процесс легирования позволяет придать материалу определенные эксплуатационные качества. К примеру, высокая концентрация хрома приводит к повышению коррозионной стойкости. Довольно большое распространение получила сталь 40Х. Она представлена легированной структурой, которая может выдерживать несущественное воздействие влаги и некоторых химических веществ. Сталь 40Х, характеристики которой могут быть улучшены при проведении термической обработки, имеет ряд особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Сталь 40х

Расшифровка стали 40Х

На территории СНГ применяется стандарт ГОСТ 4543-2016, который позволяет определить не только химический состав, но и различные эксплуатационные качества материала.

Скачать ГОСТ 4543-2016

Сталь 40Х ГОСТ определяет следующие вещества в составе:

  1. Первая цифра 40 применяется для обозначения основного элемента в составе, которым является углерод. Как правило, большая часть состава приходится на железо, а углерод, концентрация которого составляет 0,44%, определяет основные эксплуатационные характеристики.
  2. Следующая буква Х указывает на то, что в составе есть легирующий элемент, представленный хромом. Отсутствие цифры после буквы указывает на то, что концентрация элемента составляет 1,1%. Как ранее было отмечено, хром повышает коррозионную стойкость структуры. Однако, рассматриваемая марка стали 40Х не характеризуется высокими антикоррозионными качествами.
  3. Рассматривая 40Х ГОСТ отметим, что в состав входит довольно большое количество никеля, кремния и марганца. Они определяют некоторые эксплуатационные характеристики металла, но они не отмечаются в маркировке.

Расшифровка позволяет определить химический состав и основные эксплуатационные качества материала. Стоит учитывать, что зарубежные производители применяют иные стандарты при маркировке материалов, но химический состав у аналогов примерно схожий.

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.

Физические и механические свойства

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

  1. Достаточно высокая коррозионная стойкость, которая достигается при включении в состав хрома.
  2. Высокие прочностные показатели. Твердость измеряется в различных показателях, часто применяется HRC и HB. Показатель твердости соответствует значению 217 МПа.
  3. При выборе более подходящего материала уделяется внимание и удельному весу. Плотность стали 40Х составляет 7820 кг/м3.

Свойства Ст 40х

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

Есть и несколько существенных недостатков у сплава:

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

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

Область применения

По степени свариваемости структуры она относится к 4 группе. Сварочный шов может стать причиной образования различных трещин. Именно поэтому материал 40Х перед выполнением сварочных работ предварительно разогревается, что позволяет избежать просто огромного количества проблем с эксплуатацией полученного изделия.

Кроме этого, требуется проводить предварительную подготовку кромок к выполнению дуговой сварки. При применении контактно-точечной технологии требуется термическая обработка.

Другие свойства рассматриваемого материала определяют его широкое применение. На производственные площадки поставляются заготовки следующего типа:

  1. Листы. Листвой металл получил широкое распространение, к примеру, при холодной или горячей штамповке. Кроме этого, листы металл используются при обшивке каркасных конструкций.
  2. Поковки используются в качестве основы при создании различных изделий.
  3. Трубы сегодня весьма распространены, к примеру, при создании отопительной системы или для транспортировки различной жидкости.
  4. Металлопрокат применяется в машиностроительной области в качестве заготовки для различных деталей.

Круг ф 160 ст 40Х с обточкой

После проведения термической обработки Сталь 40 может применяться для получения насадок, разверток и корпусов метчиков. Аналог стали 40Х может использоваться для получения различных ответственных конструкций, к примеру, осей, валов, зубчатых колес, болтов или плунжеров. Аналоги зарубежные могут использоваться для изготовления деталей, которые будут эксплуатироваться на открытом воздухе при низкой температуре. Примером назовем элементы мостов и железнодорожных конструкций.

Для существенного увеличения эксплуатационных характеристик получаемых изделий проводится различная термическая обработка.

Закалка приводит к существенному повышению твердости поверхности, однако хрупкость снизить можно только при отпуске. Достигнуть требуемых показателей можно только при соблюдении особенностей технологии.

Термическая обработка

Во многих случаях термическая обработка позволяет существенно повысить эксплуатационные качества металла. Термическая обработка стали 40Х проводится с учетом особенностей структуры. Рекомендации по выполнению подобной процедуры следующие:

  1. Закалка стали 40Х проводится в масляной среде. Это позволяет существенно повысить качество поверхностного слоя структуры.
  2. Проводимая закалка 40Х проводится с последующим охлаждением заготовки. Для этого может применяться обычная воздушная или масляная среда. Масло позволяет существенно повысить качество получаемого изделия, в то время как на воздухе охлаждение происходит при больших размерах. Применение водной среды может привести к появлению окалины и других дефектов.
  3. Обязательно проводится отпуск, который позволяет снизить внутренние напряжения. Отпуск проводится в масле или на воздухе.

Термообработка стали 40Х проводится в зависимости от нагрузок, на которые рассчитаны изделий. Расчет проводится в зависимости от трех критических точек. Закалка проводится при температуре 860 градусов Цельсия. Показатель часового интервала составляет 4 часа. Отпуск на воздухе может проводиться при температуре 200 градусов Цельсия, при применении масляной ванны показатель повышается до 500 градусов Цельсия. В некоторых случаях проводится нормализация стали 40Х.

При правильном проведении термической обработки твердость после закалки составляет около 217 HB. При этом внутренние напряжения существенно снижаются, за счет чего существенно продлевается срок эксплуатации получаемого изделия.

Свойства Ст 40х при повышенных температурах

В заключение отметим, что рассматриваемая сталь довольно сложна в изготовлении, за счет чего существенно повышается себестоимость. Именно поэтому легированный сплав применяется при изготовлении ответственных изделий, которые должны обладать исключительной прочностью. Поверхность характеризуется достаточно высокой устойчивостью к воздействию влаги, но при этом показатель не соответствует нержавейке. Это связано с тем, что нержавейка имеет в составе хром с концентрацией около 18%. Включение других химических элементов позволяет расширить область применения сплавов.

Источник

σвВременное сопротивление (предел прочности при разрыве);Мк  Температура начала мартенситного превращения;σвс Предел прочности при сжатии;G Модуль сдвига;σи
 Предел прочности при изгибе;v Коэффициент Пуассона;τпч Предел прочности при кручении;γ Плотность;σт Предел прочности физический (нижний предел текучести);C Удельная теплоемкость;σ0,05 Условный предел упругости с допуском на остаточную деформацию 0,05%;λ Теплопроводность;σ0,2 Предел текучести условный с допуском на величину пластической деформации при нагружении 0,2%;α Коэффициент линейного расширения;δр Относительное равномерное удлинение;H Напряженность магнитного поля;δ Относительное удлинение после разрыва;μ Магнитная проницаемость;ψ Относительное сужение после разрыва;B Магнитная индукция;KCU Ударная вязкость, определенная на образцах с концентратором вида U;Bs Индукция насыщения;KCV Ударная вязкость, определенная на образцах с концентратором вида V;ΔB Разброс магнитной индукции вдоль и поперек направления прокатки;Tk Критическая температура хрупкости;PB,v0 Удельные магнитные потери при частоте тока v0 и индукции B;HB Твердость по Бринеллю;Hc Коэрцитивная сила;d10 Диаметр отпечатка по Бринеллю при диаметре шарика 10 мм и испытательной нагрузке 2943 Н;ρ Удельное электросопротивление;HRA Твердость по Роквеллу (шкала А, конусный наконечник с общей нагрузкой 588,4 Н);Kp Красностойкость;HRB Твердость по Роквеллу (шкала В, сферический наконечник с общей нагрузкой 980,7 Н); tлик Температура полного расплавления металла;HRC Твердость по Роквеллу (шкала С, конусный наконечник с общей нагрузкой 1471 Н); tсол Температура начала плавления металла;HV Твердость по Виккерсу при нагрузке 294,2 Н и времени выдержки 10-15 с;d0 Начальный диаметр образца;HSD Твердость по Шору;l0 Длина расчетной части образца;Тз Заданный ресурс;V Скорость деформирования образца;σ tдп,Тз Условный предел длительной прочности (величина напряжений, вызывающая разрушение при температуре t и заданном ресурсе);è
 Скорость деформации образца;σ-1 Предел выносливости при симметричном цикле (растяжение-сжатие);a Толщина образца при испытании листов на изгиб;τ-1
 Предел выносливости при симметричном цикле (кручение);d Толщина оправки при испытании листов на изгиб;σа Наибольшее положительное значение переменной составляющей цикла напряжений;S Толщина стенки;Δε Размах упруго-пластической деформации цикла при испытании на термическую усталость;Cl’ Хлор-ион;N Число циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения;F’ Фтор-ион;σ0 Начальное нормальное напряжение при релаксации;Σ Коэффициент износостойкости при абразивном износе;στ
 Остаточное нормальное напряжение при релаксации;Σr Коэффициент износостойкости при гидроабразивном износе;K1c Коэффициент интенсивности напряжений;v Скорость резания;Ac1 Температура начала α—>γ превращения при нагреве (нижняя критическая точка);Kv Коэффициент относительной обрабатываемости; Ac3
 Температура конца α—>γ превращения при нагреве (верхняя критическая точка);T Время; Ar1
 Температура конца γ—>α превращения при охлаждении (нижняя критическая точка);t Температура; Ar3
 Температура начала γ—>α превращения при охлаждении (верхняя критическая точка);tотп Температура отпуска; Температура начала мартенситного превращения;tисп Температура испытания;РД Ручная дуговая сварка покрытыми электродами;РАД Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;МП Механизированная сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа;АФ Автоматическая сварка под флюсом;ЭШ Электрошлаковая сварка;ЭЛ Электронолучевая сварка;КТ Контактная сварка;Kv Коэффициент относительной обрабатываемости стали.
1) Для условий точения твердосплавными резцами Kv=v60/145, где v60 – скорость резания, соотвествующая 60-ти минутной стойкости резцов при точении данного материала, м/мин; 145 – значение скорости резания при 60-ти минутной стойкости резцов при точении эталонной стали марки 45.
2) Для условий точения резцами из быстрорежущей стали Kv=v60/70, где 70 – значение скорости резания при 60-ти минутной стойкости быстрорежущих резцов при точении эталонной стали марки 45.

Источник

Калькулятор
металлопроката

Как заказать?

Читайте также:  Какие свойства характерны для поваренной соли

Каталог продукции

  • Арматура

  • Труба стальная

  • Лист стальной

  • Балка стальная

  • Уголок стальной

  • Швеллер стальной

  • Квадрат стальной

  • Полоса стальная

  • Проволока

  • Круг

  • Судосталь

  • Мостовая сталь

  • Шпунт Ларсена

  • Рельсы

Услуги

  • Продажа металлопроката
  • Металлобаза
  • Плазменная резка
  • Рубка металла гильотиной
  • Арматурная сетка

Конструкционная легированная сталь 40Х

Марка 40Х – назначение

Конструкционная легированная сталь 40Х используется для
изготовления улучшаемых деталей, обладающих повышенной прочностью – валы, оси,
плунжеры, вал-шестерни, кулачковые/ коленчатые валы, штоки, шпиндели, кольца, зубчатые
венцы, рейки, оправки, полуоси, болты, втулки, другие изделия.

Сталь 40Х – отечественные аналоги

Марка
металлопроката

Заменитель

40Х

38ХА

40ХН

40ХР

40ХС

40ХФ

45Х

Материал 40Х – характеристики

Марка

Классификация

Вид
поставки

ГОСТ

Зарубежные
аналоги

40Х

Сталь конструкционная легированная

Сортовой прокат

4543–71

есть

Поковки

8479–70

Трубы

8733–74

Марка 40Х – технологические особенности

Термообработка

Режимы
термической обработки

1 вариант

Среда

t, 0С

2 вариант

Среда

t, 0С

3 вариант

Охлаждающая среда

t, 0С

Отжиг

с печью

820–840

Нормализация

воздух

850–870

Закалка

масло/ вода

840–875

Отпуск

560–650

Отпуск

воздух/ вода/ масло/ печь

450–650

Ковка

Вид
полуфабриката

t, 0С

Охлаждение

Размер сечения

Условия

мм

Слиток

1250–800

Заготовка

до 350

На воздухе

Сварка

Свариваемость

Способы
сварки

Рекомендации

Трудно свариваемая

ЭШС, РДС, КТС

Подогрев + термообработка

Флокеночувствительность

Чувствительна.

Резка

Исходные
данные

Обрабатываемость
резанием Ku

Состояние

HB, МПа

sB, МПа

твердый сплав

быстрорежущая сталь

горячекатаное

163–168

620

1,2

0,95

Склонность к отпускной хрупкости

Склонна.

Сталь 40Х – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Кремний

Марганец

Медь

Никель

Сера

Углерод

Фосфор

Хром

0,17–0,37

0,5–0,8

0,3

0,3

0,035

0,36–0,44

0,035

0,8–1,1

Материал 40Х – механические свойства

Сортамент

ГОСТ

Размеры – толщина, диаметр

Режим термообработки

t

KCU

y

d5

sT

мм

кДж/м2

%

%

МПа

МПа

Пруток

4543–71

25

Закалка (масло)

860

590

45

10

785

980

Отпуск (вода)

500

Трубы

8731–87

9

657

холоднодеформир.

14

618

Читайте также:  Какие свойства каменной соли

Твердость, Мпа

Сортамент

ГОСТ

Термообработка

HB 10-1

Прокат

4543–71

Отжиг

217

Трубы

8731–87

269

холоднодеформир.

8733–74

217

Пруток
горячекатан.

10702–78

179

Температура критических точек, 0С

Критические
точки

Ac1

Ac3

Ar1

Ar3

Температура

743

782

693

730

Ударная вязкость, Дж/см2

Режимы термообработки

t

Среда

KCU при температурах

-800С

-700С

-400С

-300С

-250С

00С

+200С

Закалка

860

масло

87

109

151

163

Отпуск

550

Закалка

860

масло

55

84

93

Отпуск

580

Предел выносливости, МПа

Термообработка

t-1

s-1

Режим

t, 0С

Закалка (масло)

860

380

Отпуск

550

Марка 40Х – физические свойства

t

r

R 109

E 10-5

l

a 106

C

кг/м3

Ом·м

МПа

Вт/(м·град)

1/Град

Дж/ (кг·град)

20

7820

210

2.14

100

7800

285

2.11

46

11.9

466

200

7770

346

2.06

42.7

12.5

508

300

7740

425

2.03

42.3

13.2

529

400

7700

528

1.85

38.5

13.8

563

500

7670

642

1.76

35.6

14.1

592

600

7630

780

1.64

31.9

14.4

622

700

7590

936

1.43

28.8

14.6

634

800

7610

1100

1.32

26

664

900

7560

1140

26.7

1000

7510

1170

28

1100

7470

120

28.8

1200

7430

1230

Сталь 40Х – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Австралия

Англия

Бельгия

Болгария

Венгрия

Германия

Евросоюз

Испания

Италия

AS

BS

NBN

BDS

MSZ

DIN, WNr

EN

UNE

UNI

37Cr4

41Cr4

530A36

530A40

530H36

530H40

530M40

1.7034

1.7035

1.7045

37Cr4

41Cr4

41CrS4

42Cr4

1.7034

1.7035

1.7039

37Cr4

37Cr4KD

41Cr4

41Cr4KD

41CrS4

37Cr4

38Cr4

38Cr4DF

41Cr4

41Cr4DF

42Cr4

F.1201

F.1202

F.1210

F.1211

36CrMn4

36CrMn5

37Cr4

38Cr4KB

38CrMn4KB

41Cr4

41Cr4KB

Китай

Польша

Румыния

США

Франция

Чехия

Швеция

Юж. Корея

Япония

GB

PN

STAS

AFNOR

CSN

SS

KS

JIS

35Cr

38CrA

40Cr

40CrA

40CrH

45Cr

45CrH

ML38CrA

ML40Cr

5135

5140

5140H

5140RH

G51350

G51400

H51350

H51400

37Cr4

38C4

38C4FF

41Cr4

42C4

42C4TS

SCr435

SCr435H

SCr440

SCr440H

SCr435

SCr435H

SCr440

SCr440H

Материал 40Х – область применения

Сталь марки 40Х используют в машиностроении для изготовления
деталей повышенной прочности, в турбиностроении – трубы, диски/ валы/ роторы
паровых турбин.

Условные обозначения

Механические свойства

HRCэ

HB

KCU

y

d5

sT

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

Температура

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

Источник