- Аналоги
- Аналоги и номенклатура
- Арматура, швеллер цена
- Вид поставки
- Зарубежные аналоги
- Зарубежные аналоги стали 40х
- Массовая доля элементов стали 40х по гост 4543-2022
- Механические
- Механические свойства
- Механические свойства при повышенных температурах
- Нормативная документация
- Обработка и сварка
- Преимущества и недостатки
- Применение стали 40х в промышленности и быту
- Производство стали марки 40х
- Прокаливаемость
- Расшифровка стали 40х
- Свойства сплава
- Сталь 40х. механические свойства
- Сталь марки 40х в россии — характеристики, аналоги, свойства
- Физические свойства
- Физические свойства стали 40х
- Химический состав
Аналоги
В нашей стране вместо 40Х можно применять:
45Х;
38ХА;
40ХС;
40ХТГР;
40ХФА.
За рубежом есть альтернативные решения, употребляемые с той же целью. Так, в США заменителями являются стали 5135 и 5140. Альтернативой выступает американский же металл G51400. В ФРГ есть 3 «цифровых» заменителя — 1.7034, 1.7035 и 1.7035. А также немецкие металлурги могут предложить в качестве альтернативы 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4.
В Японии практикуется выплавка:
SCr435;
SCr435H;
SCr440;
SCr440H.
Сплавы 41Cr4 и 38C4 поставляются французскими компаниями. В Швеции заместить такой металл можно продукцией 2245. В Чехии его аналогом является марка 14145.
Бельгийские поставщики могут предложить 37Cr4, 41Cr4, 45C4. Польские изготовители предлагают сплавы 38HA и 40H.
Металлургия КНР вместо стали 40Х поставляет заказчикам 35Cr, 40CrA, ML40Cr и некоторые другие варианты. А также в разных странах на замену этого российского металла разработали:
530H40;
42C4TS;
F. 1201;
F. 1211;
530A36;
SCr440 и ряд иных вариантов металлургической продукции.
Аналоги и номенклатура
Марку стали 40Х можно заменить отечественными аналогами:
- 45Х;
- 38ХА;
- 40ХН;
- 40ХС;
- 40ХФ;
- 40ХР.
Зарубежные аналоги имеют другую маркировку, однако составы этих сплавов приблизительно совпадают:
- G51400 и H51350 – Соединенные Штаты;
- 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 – Германия;
- 35Cr, 38CrA, 40Cr и 40CrA – КНР;
- SCr435, SCr440 – Япония;
- 37Cr4, 41Cr4 – Франция;
- 36CrMn4 – Италия;
- 2245 – Швеция;
- 14140 – Чехия.
Классификация конструкционных легированных сталей регламентируется ГОСТом 4543-71. В нем прописаны технические условия на разные виды проката. По характеристикам стали 40Х ГОСТ 4543-71 относит ее к классу хромистых сплавов и устанавливает:
- предельное содержание примесей, негативно влияющих на технологические свойства материала, например, серы и фосфора;
- режимы термообработки.
Сталь поставляется в виде:
- сортового проката по нескольким стандартам;
- калиброванного прутка;
- прутка шлифованного и серебрянки по ГОСТу 14955-77;
- толстого листа и полос;
- поковок, согласно ГОСТу 8479-70;
- труб и соединительных частей к ним.
Технические характеристики стали 14Х17Н2
Арматура, швеллер цена
Работая на рынке с 1997 года, ежемесячно отгружает крупные партии порядка 1000 тонн. Высококачественный металлопрокат (лист, арматура, швеллер) с широкой географией поставок — от Калининграда до Сахалина. В результате, сотни объектов по всей России обеспечиваются высококачественным металлопрокатом для самых различных нужд.
Работая с вы получаете:
- высококачественную продукцию
- профессиональный подбор продукции в соответствии с необходимыми требованиями
- сервис от квалифицированного персонала компании
- выгодные условия оплаты
- предоставление скидок и товарных кредитов постоянным клиентам
- возможность выполнения индивидуальных заказов
- возможность выбора из высоколиквидных складских запасов компании
- отгрузку в минимальные сроки на условиях самовывоза, а также автомобильным, железнодорожным и речным транспортом до вашего склада
Вид поставки
Сталь 40Х может отправляться заказчику в различном техническом состоянии. Практикуется использование поковок и фасонного проката, полосовой разновидности сплава и листов. Часто из этого металла производят:
трубы;
части для стыковки труб;
подвергаемые шлифовке прутки;
серебрянку;
низкоуглеродистую проволоку.
Круг или пруток из стали 40Х может производиться на основе различных стандартов — 2590, 4543, 7417, принятых соответственно в 2006, 1971 и 1975 годах. Нормативная длина составляет от 2 до 6 м. Сечения принимаются в пределах от 16 до 350 мм.
Фирменные испытания идут на термообработку и на ударную вязкость. Вес 1 метра круга при сечении 105 мм принимается равным 67,97 кг.
На основе стали 40Х вырабатываются различные плоские полотна. Допускается получение из нее полых (пустотелых) изделий разной величины. С точки зрения перевозки и хранения наиболее удобен прокат. Его полагается выравнивать на стане перед отправкой заказчику для нормализации результата. На поковки распространяется ГОСТ 8479-70.
Зарубежные аналоги
Аналоги сплава марки 40Х выпускаются и в других странах. Их маркировка отличается от российской, но состав практически идентичен. К числу таких сплавов относятся:
- 41Cr4, 41Cr54 (Германия);
- S140, S140H (Америка);
- 41Cr4, 42C4 (Франция);
- S30A40, S30H40, S30M40 (Великобритания);
- SS2245 (Швеция);
- 41Cr4, 41Cr4KB (Италия);
- SCr435-H, SCr440 (Япония);
- 40H (Польша).
Среди ассортимента сталей, представленного российскими производителями, полных аналогов марки 40Х нет. Но есть металлы, схожие по составу и по своим эксплуатационным характеристикам. К их числу относятся:
- 45Х;
- 38ХА;
- 40ХН;
- 40ХС;
- 40ХФ;
- 40ХР.
Возможность выполнения замены должна определяться только после проведения оценки, и сравнения свойств разных марок сталей.
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.
Зарубежные аналоги стали 40х
Условные обозначения
| Механические свойства | |
| σB | временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа |
| σ0,2 | предел текучести условный, МПа |
| σсж | предел прочности при сжатии, МПа |
| σсж0,2 | предел текучести при сжатии, МПа |
| σ0,05 | предел упругости, МПа |
| σизг | предел прочности при изгибе, МПа |
| σ-1 | предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа |
| δ5 , δ4 , δ10 | относительное удлинение после разрыва, % |
| ψ | относительное сужение, % |
| ν | относительный сдвиг, % |
| ε | относительная осадка при появлении первой трещины, % |
| τК | предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа |
| τ-1 | предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа |
| KCU и KCV | ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2 |
| HRCэ и HRB | твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно) |
| HB | твёрдость по Бринеллю |
| HV | твёрдость по Виккерсу |
| HSD | твёрдость по Шору |
| Физические свойства | |
| E | модуль упругости нормальный, ГПа |
| G | модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа |
| ρn | плотность, кг/м3 |
| λ | коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C) |
| ρ | удельное электросопротивление, Ом∙м |
| α | коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С |
| с | удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С) |
Массовая доля элементов стали 40х по гост 4543-2022
| C (Углерод) | Si (Кремний) | Mn (Марганец) | P (Фосфор) | S (Сера) | Cr (Хром) | Mo (Молибден) | Ni (Никель) | V (Ванадий) | Ti (Титан) | Cu (Медь) | N (Азот) | W (Вольфрам) | Fe (Железо) |
| 0,36 — 0,44 | 0,17 — 0,37 | 0,5 — 0,8 | < 0,04 | < 0,04 | 0,8 — 1,1 | < 0,11 | < 0,3 | < 0,05 | < 0,03 | < 0,3 | < 0,012 | < 0,2 | остальное |
CE = C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Ni Cu)/15. Химический состав может быть изменён по договорённости. Эм = 0,3Cr 0,5Ni 0,7Cu. Для цементируемых сталей допускается Al > 0,02. Содержание P может быть изменено по согласованию. По согласованию: Ca < 0,003.
Учитывая сложность производства данной стали, точный процент содержания углерода не определён, и колеблется в диапазоне 0,36 % — 0,44 %. Основная легирующая добавка – хром, от 0,8 % до 1,1 %. Именно этот элемент формирует основные характеристики сплава.
Небольшое содержание меди (до 0,035 %) существенного влияния на характеристики не оказывает. Концентрация вредных добавок (серы, фосфора) находится под строгим контролем.
Механические
Нормативная твердость по шкале Бринелля согласно основному ГОСТу составляет не более уже упомянутых 217 МПа. Но есть и исключения:
для труб по стандарту 1987 года — 269 МПа;
для труб, получаемых методом холодной деформации, вновь 217 МПа;
для подвергаемых горячей прокатке прутков — всего 179 МПа.
Обычный предел текучести, измеряемый в ньютонах на квадратный миллиметр, принимается равным 785. Временное сопротивление должно достигать 980 единиц. При комнатной температуре воздуха плотность материала принимается на уровне 7750 кг на 1 куб. м.
Если температуру поднять до 200 градусов, то она вырастет до 7800 кг. При прогреве до 500˚C удельная тяжесть 1 м3 снизится до 7,65 тонны.
Кроме прочности и относительной массы, выделяются еще и другие нюансы. Так, модуль упругости достигает наивысшей величины при стандартных комнатных условиях. Ее уровень тогда составит 2,14 МПа. Когда металл разогрет до точки кипения воды, этот показатель уменьшится уже до 2,11 МПа. При более существенном прогреве он дополнительно стремительно понижается.
Например, при 300 градусах упругостный модуль все еще составит 2,03 единицы. При 500˚C он уже откатится до 1,76 единицы. А разогретая до 800˚C сталь 40Х будет иметь модуль упругости всего 1,32 МПа. Что касается твердости по Роквеллу, то она в большинстве источников не упомянута (в отличие от твердости по Бринеллю), или упоминается слабо. На этом характеристику механических свойств можно завершить.
Механические свойства
Механические свойства
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB |
| Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло | 25 | 780 | 980 | 10 | 45 | 59 | |
| Поковки. Нормализация. КП 245 | 500-800 | 245 | 470 | 15 | 30 | 34 | 143-179 |
| Поковки. Нормализация. КП 275 | 300-500 | 275 | 530 | 15 | 32 | 29 | 156-197 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 275 | 500-800 | 275 | 530 | 13 | 30 | 29 | 156-197 |
| Поковки. Нормализация. КП 315 | <100 | 315 | 570 | 17 | 38 | 39 | 167-207 |
| Поковки. Нормализация. КП 315 | 100-300 | 315 | 570 | 14 | 35 | 34 | 167-207 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 315 | 300-500 | 315 | 570 | 12 | 30 | 29 | 167-207 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 315 | 500-800 | 315 | 570 | 11 | 30 | 29 | 167-207 |
| Поковки. Нормализация. КП 345 | <100 | 345 | 590 | 18 | 45 | 59 | 174-217 |
| Поковки. Нормализация. КП 345 | 100-300 | 345 | 590 | 17 | 40 | 54 | 174-217 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 345 | 300-500 | 345 | 590 | 14 | 38 | 49 | 174-217 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 | <100 | 395 | 615 | 17 | 45 | 59 | 187-229 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 | 100-300 | 395 | 615 | 15 | 40 | 54 | 187-229 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 | 300-500 | 395 | 615 | 13 | 35 | 49 | 187-229 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 440 | <100 | 440 | 635 | 16 | 45 | 59 | 197-235 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 440 | 100-300 | 440 | 635 | 14 | 40 | 54 | 197-235 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 490 | <100 | 490 | 655 | 16 | 45 | 59 | 212-248 |
| Поковки. Закалка, отпуск. КП 490 | 100-300 | 490 | 655 | 13 | 40 | 54 | 212-248 |
Механические свойства при повышенных температурах
| t испытания, °C | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 |
| Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С, | |||||
| 200 | 700 | 880 | 15 | 42 | 118 |
| 300 | 680 | 870 | 17 | 58 | |
| 400 | 610 | 690 | 18 | 68 | 98 |
| 500 | 430 | 490 | 21 | 80 | 78 |
| Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с. | |||||
| 700 | 140 | 175 | 33 | 78 | |
| 800 | 54 | 98 | 59 | 98 | |
| 900 | 41 | 69 | 65 | 100 | |
| 1000 | 24 | 43 | 68 | 100 | |
| 1100 | 11 | 26 | 68 | 100 | |
| 1200 | 11 | 24 | 70 | 100 | |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| t отпуска, °С | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB |
| Закалка 850 °С, вода | ||||||
| 200 | 1560 | 1760 | 8 | 35 | 29 | 552 |
| 300 | 1390 | 1610 | 8 | 35 | 20 | 498 |
| 400 | 1180 | 1320 | 9 | 40 | 49 | 417 |
| 500 | 910 | 1150 | 11 | 49 | 69 | 326 |
| 600 | 720 | 860 | 14 | 60 | 147 | 265 |
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | σ0,2, МПа | σB, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/м2 | HB |
| Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух. | ||||||
| 101-200 | 490 | 655 | 15 | 45 | 59 | 212-248 |
| 201-300 | 440 | 635 | 14 | 40 | 54 | 197-235 |
| 301-500 | 345 | 590 | 14 | 38 | 49 | 174-217 |
Механические свойства при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
| Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С | |||||
| 200 | 700 | 880 | 15 | 42 | 118 |
| 300 | 680 | 870 | 17 | 58 | |
| 400 | 610 | 690 | 18 | 68 | 98 |
| 500 | 430 | 490 | 21 | 80 | 78 |
| Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожжённый. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с | |||||
| 700 | 140 | 175 | 33 | 78 | — |
| 800 | 54 | 98 | 59 | 98 | |
| 900 | 41 | 69 | 65 | 100 | |
| 1000 | 24 | 43 | 68 | 100 | |
| 1100 | 11 | 26 | 68 | 100 | |
| 1200 | 11 | 24 | 70 | 100 | |
Нормативная документация
ГОСТ 82-70.Прокат стальной горячекатанный широкополосный универсальный.Сталь 40Х.
ГОСТ 103-76.Полоса стальная горячекатанная.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 1051-73.Прокат калиброванный.Общие технические условия.Сталь 40Х.
ГОСТ 1133-71.Сталь кованая круглая и квадратная.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 1577-93 Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали.Технические условия. Сталь 40Х.
ГОСТ 2590-88.Прокат стальной горячекатанный круглый.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 2591-88.Прокат стальной горячекатанный квадратный.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 2879-88.Прокат стальной горячекатанный шестигранный.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 4543-71.Прокат из легированной конструкционной стали.Технические условия.Сталь 40Х.
ГОСТ 7417-75.Сталь калиброванная круглая.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 8479-70. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия.Сталь 40Х.
ГОСТ 8559-57.Сталь калиброванная квадратная.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 8560-78.Прокат калиброванный шестигранный.Сортамент.Сталь 40Х.
ГОСТ 10702-78. Прокат из качественной конструкционной углеродистой и легированной стали для холодного выдавливания и высадки. Технические условия. Сталь 40Х.
ГОСТ 13663-86 .Трубы стальные профильные.Технические требования.Сталь 40Х.
ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. Сталь 40Х.
Обработка и сварка
Присутствие целого ряда примесей очень активно влияет на технологию термообработки сплава 40Х. Процедура закалки должна проводиться очень тщательно, потому что такой сплав применяется при изготовлении ответственных изделий. Электропечь прогревают обычно до температуры 860 градусов. Чаще всего придется ждать выхода на такой режим примерно 40 минут.
Внутри камеры заготовку выдерживают от 10 до 15 минут. Требуется, чтобы образец стали приобрел равномерный желтый окрас. Термическая обработка стали марки 40Х подразумевает остужение в масле. Изредка проводится охлаждение в обычной технической воде. Установлено, что наилучшим решением является закаливание металла высокочастотным током.
Существуют различные режимы технологического отпуска. Низкотемпературный вариант подразумевает прогрев всего до 250 градусов. В дальнейшем остужение идет в воздушной среде.
Подобный подход гарантирует минимизацию внутренних напряжений, сокращение влияния на пластичность. Твердость образцов не нарушается, однако вероятно увеличение хрупкости.
При среднетемпературном отпуске прогрев идет до 500˚C. Вязкость заготовок вырастает. Пропорционально ей падает, увы, и твердость. Высокотемпературный метод подразумевает достижение температур до 600 градусов. Это приводит к тому, что во время отпуска мартенсит распадается до сорбита. В итоге пластичность и твердость будут сбалансированы.
Правильная нормализация включает доведение металла до наивысшей критической позиции. Далее сталь выдерживают и остужают в обычной среде. Нормализованная продукция приобретает мелкозернистую структуру.
Это нарастит пластичность и улучшит ударные свойства. Отжиг сплава 40Х может вестись в полном и в местном форматах, руководствуясь указаниями технических справочников.
При полном отжиге практикуется прогрев на 30-50 градусов горячее позиции Ac3. Выдерживать материал в таких условиях надо столько, чтобы он полностью прогрелся. Далее, когда закончатся фазовые преобразования для улучшения структуры, проводят медленное охлаждение. Отожженный продукт имеет малые твердость и прочность, но зато весьма пластичен. Полный отжиг подразумевает получение феррита и перлита. Дополнительно стоит указать на особенности предварительной стадии обработки.
Плавление этого сплава идет при 1420 градусах. Процесс производства включает обязательно сокращение количества фосфора. Металлическая ванна прогревается постепенно, плавно. Раскисляют металл диффузионным способом либо осаждением. Легирование проводится в последнюю очередь.
Важно рассмотреть также и сварочную обработку. Полуавтоматическое сваривание такого сплава обычно идет в защитной газовой среде.
Если вместо аргонодугового применить ацетиленовый метод, работать будет проще, но результат окажется менее надежен. Ацетиленом можно варить лишь относительно тонкие листы стали 40Х. Ручная сварка ведется с использованием специально предназначенных для этого металла электродов.
При плавлении и формировании сварочной ванны проблемы может создавать повышенная вязкость. Необходимо в дальнейшем исключать образование трещин. Лучше, если электроды будут иметь пониженное содержание водорода. Изредка применяют электрошлаковую методику. Контактно-точечное сваривание также вполне допустимо, но это уже сложнее.
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.
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.
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
Производство стали марки 40х
Этапы:
- Подготовка и плавка шихты. Нагревание жидкого металла в специальной ванне. На этом этапе происходит окисление железа, образуется его оксид. Одновременно с этим окисляются основные примеси — фосфор, марганец, кремний. Одна из главных задач этапа — удаление фосфора из состава. Для снижения его процентного содержания нужна небольшая температура ванны со шлаком, металлом. В ней должно содержаться определенное количество оксида железа.
- Кипение металлической ванны. Температура повышается постепенно. Если нагрев будет происходить быстро, начнется окисление углерода. На этом этапе снижается содержание серы в сплаве.
- Раскисление стали. Выполняется двумя способами. Первый — диффузионный. Осуществляется с помощью шлака. На его поверхность погружается измельченный алюминий, ферросилиций, ферромарганец. С помощью раскислителей оксид железа восстанавливается, его процентное содержание в сплаве уменьшается. Второй способ — осаждение. В жидкую сталь вводятся растворимые раскислители — алюминий, ферросилиций, ферромарганец. Железо восстанавливается, образуются сторонние оксиды, которые уходят в шлак.
Последний этап производства — легирование стали. В расплавленный металл вводятся определенные компоненты, которые нужны для изменения его технических характеристик.
Прокаливаемость
Закалка 850 °С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.
| Расстояние от торца, мм / HRC э | |||||||||
| 1.5 | 4.5 | 6 | 7.5 | 10.5 | 13.5 | 16.5 | 19.5 | 24 | 30 |
| 50.5-60.5 | 48-59 | 45-57.5 | 39-5-57 | 35-53.5 | 31.5-50.5 | 28.5-46 | 27-42.5 | 24.5-39.5 | 22-37.5 |
| Термообработка | Кол-во мартенсита, % | Крит.диам. в воде, мм | Крит.диам. в масле, мм | Крит. твердость, HRCэ |
| Закалка | 50 | 38-76 | 16-48 | 43-46 |
| 90 | 23-58 | 6-35 | 49-53 |
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.
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;
- оси;
- шпиндели;
- зубчатые венцы и пр.
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.
Сталь 40х. механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | НВ, не более |
| 4543-71 | Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло | 25 | 780 | 980 | 10 | 45 | 59 | ||
| 8479-70 | Поковки: | 500-800 | 245 | 245 | 470 | 15 | 30 | 34 | 143-179 |
| нормализация | 300-500 | 275 | 275 | 530 | 15 | 32 | 29 | 156-197 | |
| закалка, отпуск | 500-800 | 275 | 275 | 530 | 13 | 30 | 29 | 156-197 | |
| нормализация | до 100 | 315 | 315 | 570 | 17 | 38 | 39 | 167-207 | |
| 100-300 | 14 | 35 | 34 | ||||||
| закалка, отпуск | 300-500 | 315 | 315 | 570 | 12 | 30 | 29 | 167-207 | |
| 500-800 | 11 | 30 | 29 | ||||||
| нормализация | до 100 | 345 | 345 | 590 | 18 | 45 | 59 | 174-217 | |
| 100-300 | 345 | 17 | 40 | 54 | |||||
| 300-500 | 14 | 38 | 49 | ||||||
| закалка, отпуск | до 100 | 395 | 395 | 615 | 17 | 45 | 59 | 187-229 | |
| 100-300 | 15 | 40 | 54 | ||||||
| 300-500 | 13 | 35 | 49 |
Сталь марки 40х в россии — характеристики, аналоги, свойства
| Марка: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР) Класс: Сталь конструкционная легированная 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. | |
| 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. |
| Химический состав в % стали 40Х | ||
| C | 0,36 — 0,44 | |
| Si | 0,17 — 0,37 | |
| Mn | 0,5 — 0,8 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,035 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | 0,8 — 1,1 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~97 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 40Х | ||
| 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 | |
| Юж.Корея | SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H | |
| Удельный вес: 7820 кг/м3 Твердость материала: HB 10 -1 = 217 МПа Температура критических точек: Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693 Флокеночувствительность: чувствительна Свариваемость: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка. Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв=610 МПа, К υ тв. спл=1,2 и Кυ б.ст=0,95 Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. Склонность к отпускной хрупкости: склонна |
| Механические свойства стали 40Х | |||||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | НВ, не более |
| 4543-71 | Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло | 25 | 780 | 980 | 10 | 45 | 59 | ||
| 8479-70 | Поковки: нормализация | 500-800 300-500 | 245 275 | 245 275 | 470 530 | 15 15 | 30 32 | 34 29 | 143-179 156-197 |
| закалка, отпуск | 500-800 | 275 | 275 | 530 | 13 | 30 | 29 | 156-197 | |
| нормализация | до 100 100-300 | 315 | 315 | 570 | 17 14 | 38 35 | 39 34 | 167-207 | |
| закалка, отпуск | 300-500 500-800 | 315 | 315 | 570 | 12 11 | 30 30 | 29 29 | 167-207 | |
| нормализация | до 100 100-300 300-500 | 345 | 345 345 | 590 | 18 17 14 | 45 40 38 | 59 54 49 | 174-217 | |
| закалка, отпуск | до 100 100-300 300-500 | 395 | 395 | 615 | 17 15 13 | 45 40 35 | 59 54 49 | 187-229 | |
| Прокаливаемость стали 40Х (ГОСТ 4543-71) | ||||||||||
| Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
| 1,5 | 4,5 | 6 | 7,5 | 10,5 | 13,5 | 16,5 | 19,5 | 24 | 30 | Закалка 860 °С |
| 20,5-60,5 | 48-59 | 45-57,5 | 39,5-57 | 35-53,5 | 31,5-50,5 | 28,5-46 | 27-42,5 | 24,5-39,5 | 22-37,5 | Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
Расшифровка марки стали 40Х: эта марка означает, что в стали содержится 0,40% углерода и менее 1,5% хрома.
Преимущества термообработки изделий из стали 40Х в кипящем слое по сравнению с традиционными способами: был исследован нагрев под закалку высокопрочных болтов из сталей 40Х и 38ХС. Из опытов следует, что при горизонтальном положении болта М24 в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм, отапливаемом природным газом, медленнее всего температура повышается на оси болта в месте стыка его тела и головки. Скорость нагрева в этой точке почти вдвое меньше, чем на поверхности в середине болта, так что во избежание перегрева температура кипящего слоя не должна заметно превышать конечную температуру нагрева. В слое с температурой 900° С болт прогревается до 860° С примерно за 3 мин (термопара зачеканена на оси под головкой), в то время как в применяемых в настоящее время электропечах К-160 нагрев до 860° С длится, по нашим экспериментальным данным, 40 мин. За это время в электропечах образуется значительный слой отслаивающейся окалины, в то время как при нагреве в кипящем слое с двухступенчатым сжиганием поверхность получается чистой. Эксперименты показали, что для аустенизации достаточна выдержка болтов из обеих сталей при температуре слоя 860-870° С в течение 10-15 мин. Поскольку скорость охлаждения этих изделий в кипящем слое оказалась недостаточной, закалку осуществляли в масле. Отпущенные после закалки (410° С, 80 мин) болты отличались высокими показателями прочности при достаточной пластичности:
Сталь 40Х: σв=147-150 кгс/мм2, ан=3,84-3,27 кгс*м/см2, HB 345-360
Сталь 38ХС: σв=165-173,5 кгс/мм2, ан=3,18-4,41 кгс*м/см2, HB 400-430
(ударную вязкость ан определяли на образцах, предел прочности σв на целых болтах).
Параллельно болты М24 из стали 38ХС после выдержки в кипящем слое с температурой 910° С (15 мин) охлаждали в соляной ванне при 360° С (20 мин) с целью получения структуры нижнего бейнита. При достаточно высокой прочности (σв = 163 кгс/мм2) была получена значительно большая ударная вязкость (8,65- 10,6 кгс-м/см2). Наконец, часть болтов из стали 38ХС после такого же нагрева выдерживали в масле в течение 42 с, а затем переносили в кипящий слой температурой 360° С. Такой режим позволил повысить предел прочности до 171,5-173 кгс/мм2, но несколько снизил ударную вязкость (ан = 6,25-6,72 кгс.м/см2). Как показали исследования, нагрев в течение 8-10 мин в слое температурой 910° С обеспечивает превращение исходной ферритокарбидной смеси в аустенит и получение достаточно однородных свойств.
Физические свойства
| Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 214 | 211 | 206 | 203 | 185 | 176 | 164 | 143 | 132 | |
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 85 | 83 | 81 | 78 | 71 | 68 | 63 | 55 | 50 | |
| Плотность, ρn, кг/см3 | 7850 | 7800 | 7650 | |||||||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 41 | 40 | 38 | 36 | 34 | 33 | 31 | 30 | 27 | |
| Уд. электросопротивление (ρ, НОм · м) | 278 | 324 | 405 | 555 | 717 | 880 | 1100 | 1330 | ||
| Температура испытания, °С | 20- 100 | 20- 200 | 20- 300 | 20- 400 | 20- 500 | 20- 600 | 20- 700 | 20- 800 | 20- 900 | 20- 1000 |
| Коэффициент линейного расширения (α, 10-6 1/°С) | 11.8 | 12.2 | 13.2 | 13.7 | 14.1 | 14.6 | 14.8 | 12.0 | ||
| Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг · °С)) | 466 | 508 | 529 | 563 | 592 | 622 | 634 | 664 |
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 |
Химический состав
На всей территории СНГ характеристики и применение стали 40Х определяются ГОСТом 4543-2022. 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%.
