Сталь 40Х

Марка стали 40Х – одна из самых животрепещущих в практике, и поэтому требованиям ГОСТа в отношении ее твердости и остальных черт нужно уделить особенное внимание. Заслуживают его также расшифровка сплава, порядок его термообработки и уровень плотности, предел текучести. Лишь разобравшись с механическими качествами и режимами закалки, можно верно использовать этот материал.

Состав и расшифровка

Марка стали 40Х специфичным образом соответствует ее хим составу. Число сначала наименования гласит о количестве головного улучшающего железо элемента, другими словами углерода, в сотых толиках процента. В среднем его содержание составит 0,4%. Фактически вся масса сплава образована самим железом. Буковка Х гласит о завышенной (в этом случае 1,1%) хромистости.

Плюсы и минусы

Таковой сплав очень прочен и надежен. Его твердость составляет до 217 МПа. Еще сталь 40Х очень устойчива к износу. Схожее вещество способно стойко противостоять нехорошим действиям брутальной среды.

При низких температурах и колебаниях температур трудности фактически исключены.

Но слабостью стали 40Х является подверженность формированию структурных трещинок (флокенов). Отпускная хрупкость также является суровой неувязкой. Свариваемость подобного сплава ограничена. Его придется кропотливо подготавливать, и добавочно дорабатывать сплав термически опосля сварки. В остальном никаких сложностей не возникает.

Свойства и характеристики

Физические

Эти характеристики определяются сообразно требованиям ГОСТ 4543 от 2016 года. Материал подвергают испытанию на осадку на 65%. Свариваемость у такового сплава, как уже обозначено, невелика. Шов весьма нередко растрескивается. Трудности представляет резка с помощью сварочного оборудования. Критичные точки:

самая низкая Ar1 при 693 градусах;

самая высочайшая Ac3 при 815 градусах;

Ac1 при 743 градусах.

Ковочная обработка начинается при 1250 градусах, а заканчивать ее полагается при 800 градусах. Обрабатываемость твердосплавными резцами — с коэффициентом 1,2. Если употребляются резцы из быстрорежущей стали, то коэффициент составляет лишь 0,95.

Предел выносливости составляет 690 МПа. Микроструктура стали 40Х определяется опосля термообработки.

Опосля полного отжига формируется полосчатая феррито-перлитная структура, а при изотермическом отжиге возникает обычная феррито-перлитная структура без всякой полосчатости.

Механические

Нормативная твердость по шкале Бринелля согласно основному ГОСТу составляет не наиболее уже упомянутых 217 МПа. Но есть и исключения:

для труб по эталону 1987 года — 269 МПа;

для труб, получаемых способом прохладной деформации, вновь 217 МПа;

для подвергаемых жаркой прокатке прутков — всего 179 МПа.

Обыденный предел текучести, измеряемый в ньютонах на квадратный мм, принимается равным 785. Временное сопротивление обязано 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.

Не считая прочности и относительной массы, выделяются к тому же остальные аспекты. Так, модуль упругости добивается наивысшей величины при обычных комнатных критериях. Ее уровень тогда составит 2,14 МПа. Когда сплав разогрет до точки кипения воды, этот показатель уменьшится уже до 2,11 МПа. При наиболее существенном прогреве он добавочно быстро снижается.

К примеру, 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), либо упоминается слабо. На этом характеристику механических параметров можно окончить.

Вид поставки

Сталь 40Х может отчаливать заказчику в различном техническом состоянии. Практикуется внедрение поковок и фасонного проката, полосовой разновидности сплава и листов. Нередко из этого сплава создают:

части для стыковки труб;

подвергаемые шлифовке прутки;

​​​​Круг либо пруток из стали 40Х может выполняться на базе разных эталонов — 2590, 4543, 7417, принятых соответственно в 2006, 1971 и 1975 годах. Нормативная длина составляет от 2 до 6 м. Сечения принимаются в границах от 16 до 350 мм.

Фирменные тесты идут на термообработку и на ударную вязкость. Вес 1 метра круга при сечении 105 мм принимается равным 67,97 кг.

На базе стали 40Х вырабатываются разные плоские полотна. Допускается получение из нее полых (пустотелых) изделий разной величины. Исходя из убеждений перевозки и хранения более комфортен прокат. Его полагается сглаживать на стане перед отправкой заказчику для нормализации результата. На поковки распространяется ГОСТ 8479-70.

Аналоги

В нашей стране заместо 40Х можно использовать:

За рубежом есть другие решения, употребляемые с той же целью. Так, в США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке) заменителями являются стали 5135 и 5140. Кандидатурой выступает южноамериканский же сплав G51400. В ФРГ есть 3 «цифровых» заменителя — 1.7034, 1.7035 и 1.7035. Также германские металлурги могут предложить в качестве кандидатуры 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4.

В Стране восходящего солнца практикуется выплавка:

Сплавы 41Cr4 и 38C4 поставляются французскими компаниями. В Швеции заместить таковой сплав можно продукцией 2245. В Чехии его аналогом является марка 14145.

Бельгийские поставщики могут предложить 37Cr4, 41Cr4, 45C4. Польские изготовители дают сплавы 38HA и 40H.

Металлургия КНР (Китайская Народная Республика — государство в Восточной Азии. Крупнейшее по численности населения государство мира) заместо стали 40Х поставляет заказчикам 35Cr, 40CrA, ML40Cr и некие остальные варианты. Также в различных странах на подмену этого русского сплава разработали:

SCr440 и ряд других вариантов металлургической продукции.

Обработка и сварка

Присутствие целого ряда примесей весьма интенсивно влияет на технологию термообработки сплава 40Х. Процедура закалки обязана проводиться весьма кропотливо, поэтому что таковой сплав применяется при изготовлении ответственных изделий. Электропечь прогревают обычно до температуры 860 градусов. Почаще всего придется ожидать выхода на таковой режим приблизительно 40 минут.

Снутри камеры заготовку выдерживают от 10 до 15 минут. Требуется, чтоб эталон стали заполучил равномерный желтоватый окрас. Тепловая обработка стали марки 40Х предполагает остужение в масле. Время от времени проводится остывание в обыкновенной технической воде. Установлено, что лучшим решением является закаливание сплава частотным током.

Есть разные режимы технологического отпуска. Низкотемпературный вариант предполагает прогрев всего до 250 градусов. В предстоящем остужение идет в воздушной среде.

Схожий подход гарантирует минимизацию внутренних напряжений, сокращение воздействия на пластичность. Твердость образцов не нарушается, но возможно повышение хрупкости.

При среднетемпературном отпуске прогрев идет до 500˚C. Вязкость заготовок растет. Пропорционально ей падает, как досадно бы это не звучало, и твердость. Высокотемпературный способ предполагает достижение температур до 600 градусов. Это приводит к тому, что во время отпуска мартенсит распадается до сорбита. В итоге пластичность и твердость будут сбалансированы.

Верная нормализация включает доведение сплава до наивысшей критичной позиции. Дальше сталь выдерживают и остужают в обыкновенной среде. Нормализованная продукция приобретает тонкодисперсную структуру.

Это нарастит пластичность и сделает лучше ударные характеристики. 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 таковых критериях нужно столько, чтоб он вполне прогрелся. Дальше, когда завершатся фазовые преобразования для улучшения структуры, проводят неспешное остывание. Отожженный продукт имеет малые твердость и крепкость, но зато очень пластичен. Полный отжиг предполагает получение феррита и перлита. Добавочно стоит указать на индивидуальности подготовительной стадии обработки.

Плавление этого сплава идет при 1420 градусах. Процесс производства включает непременно сокращение количества фосфора. Железная ванна прогревается равномерно, плавненько. Раскисляют сплав диффузионным методом или осаждением. Легирование проводится в последнюю очередь.

Принципиально разглядеть также и сварочную обработку. Автоматическое сваривание такового сплава обычно идет в защитной газовой среде.

Если заместо аргонодугового применить ацетиленовый способ, работать будет проще, но итог окажется наименее надежен. Ацетиленом можно варить только относительно тонкие листы стали 40Х. Ручная сварка ведется с внедрением специально созданных для этого сплава электродов.

При плавлении и формировании сварочной ванны трудности может создавать завышенная вязкость. Нужно в предстоящем исключать образование трещинок. Лучше, если электроды будут иметь пониженное содержание водорода. Время от времени используют электрошлаковую методику. Контактно-точечное сваривание также полностью допустимо, но это уже труднее.

​​​​​​Применение

Сплав 40Х довольно прочен для выпуска ответственной продукции. Речь может идти про:

Лист сталь 40Х

Это отменная сталь. Сталь листовая 40 Х употребляется фактически везде. К примеру, при устройстве автострад эстакад, сооружении мостов, гидротехнических объектов, машиностроения. Их нее изготавливают трубы толстостенные, создают отдельные крепкие изделия.

Отвечает муниципальному эталону

Предлагается сталь 40 Х в ассортименте. Можно избрать подходящий тип. Отвечает по главным и доп требованиям ГОСТ 1577. Если нужен термически обработанный сплав (ТО), то его хватает. Вид в особенности нужен. Опосля специальной тепловой обработки сталь 40 Х приобретает остальные характеристики, которые ценят технологи и пользователи. Ее обозначение носит алфавитное и числовое обозначение. Например, ТВ1…ТВ3 и дальше. Подробное описание даетсядля того, чтоб клиент длительно не находил в каталоге продукт, тое есть .

Плюсы стали 40Х

С прокатного стана сходит разная продукция. относят к конструкционным видам. В структуру не считая обыденных компонент, вводят особые, придающие материалу подходящую изюминка. К примеру, добавляют хром, чтоб повысить легирующие свойства. Таковая специально маркируется. Получаемый железный лист непременно соответствует нормам и требованиям профильного Госстандарта. К плюсам материала нужно отнести комфортную обработку механическими средствами и так дальше.

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ЦЕНА НА ЛИСТЫ СТАЛЬ 40Х ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ПОСТАВКИ (КОЛИЧЕСТВА, УСЛОВИЙ ОПЛАТЫ, ДОСТАВКИ), ДАННЫЙ ПРАЙС-ЛИСТ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР!

Недочеты стали 40Х

Конструкционная сталь имеет некие недочеты, которые можно отнести к группы несущественных. Она тяжело сваривается. Но на серьезных производствах с неувязкой совладали искрометно, хотя необходимы доп издержки. Перед сваркой ее нужно подогреть до +300 градусов по Цельсию и подвергнуть опосля сварки тепловой обработке. Необходимо держать в голове, что у нее другой отпускной коэффициент. Стоит в негатив добавить повышеннуюфлокеночувствительность. Но это нисколечко не мешает ее употреблять для улучшаемых узлов и деталей.

Внедрение стали 40Х

Металлической лист 40Х массово употребляется. В этом нетрудно удостоверится, если привести список изделий, которые из нее делаются. В неполном перечне значатся:

• валы для движков и остальных агрегатов;
• штоки;
• рейки;
• кольца;
• плунжерные пары для дизельных движков;
• болты;
• втулки;
• полуоси и остальные изделия.

Получают лист 40 Х высочайшей сопротивляемости, подходящей пластичности на прокатных станах. Лист 40Х должен быть четким по толщине, по остальным значениям. Клиент при заказе устанавливает характеристики исходя собственный потребности, а задачка работников прокатного стана безупречно выполнить все его требования, чтоб железный лист отвечал тем качествам, которые нужны заказчику.

Прагматичная стоимость на сталь 40Х

Сказать, что металлопрокат стоить не много, значить, сказать неправду. А обмана не любит никто, в особенности заказчик продукции. Потому сплава 40Х стоимостьблагопристойная, но дифференцированная. Она зависит от того, что заказывают. От конфигурации, толщины и неких остальных причин. Стоимость можно выяснить в отделе продаж.

На сталь 40Х стоимость не бывает фиксированной, так как она повсевременно в движении. Характеристик, черт весьма много и они все различные по цены. Любой производитель устанавливает свою отпускную стоимость, а ее торговец — свою. Торговых Домов, торгующих сплавом в Рф много. Ценовой спектр листа широкий.

Можно сказать, что стоимость у нас не запредельная. Устанавливать верхние ее пределы диктует спрос. Сейчас экономика страны в промежной стадии развития и сталь дешевеет. В самый раз приобрести сплав дешево.

Свойства, индивидуальности термообработки и применение стали 40Х

Машиностроение, приборостроение, станкостроение и остальные области индустрии в процессе производства употребляют большущее количество материалов как традиционных, узнаваемых 10-ки и сотки лет, так и совсем новейших, современных. К числу традиционных и обширно всераспространенных материалов относится сталь. Систематизация сталей по хим составу предугадывает их разделение на легированные (с введением легирующих частей, обеспечивающих сплаву нужные механические и физические характеристики) и углеродистые.

Сталь 40х относится к конструкционным легированным сплавам. Слово «конструкционная» показывает на то, что материал употребляется для производства различных устройств, конструкций и деталей, используемых в машиностроении и строительстве, и владеет определенным набором хим, физических и механических параметров.

Хим состав

Цифра 40 в маркировке свидетельствует о том, что процентное содержание углерода в сплаве колеблется в границах от 0.36 до 0.44, а буквенное обозначение х показывает на наличие легирующего элемента хрома в количестве не наименее 0.8 и не наиболее 1.1 процента. Легирование стали колченогом присваивает ей свойство стойкости к коррозии в окислительной среде и атмосфере. Говоря иными словами, сталь приобретает нержавеющие характеристики. Не считая того, хром описывает структуру сплава, его технологические и механические свойства.

Другие хим элементы входят в состав стали х 40 в последующем количестве:

• не наиболее 97% железа;
• 0,5 — 0,8% марганца;
• 0,17 — 0,37% кремния;
• не наиболее 0,3% меди;
• не наиболее 0,3% никеля;
• не наиболее 0,035% фосфора;
• не наиболее 0,035% серы.

Физические свойства

Практически все физические характеристики металлов прямо либо назад пропорционально зависят от температуры. Такие характеристики, как удельное сопротивление, коэффициент линейного расширения и удельная теплоемкость растут с ростом температуры, а плотность стали, ее модуль упругости и коэффициент теплопроводимости, напротив, падают при увеличении температуры.

Еще одна физическая черта, именуемая массой, не зависит фактически ни от что. Эталон можно подвергать тепловой обработке, охлаждать, обрабатывать, придавать ему различную форму, а масса при всем этом будет оставаться величиной постоянной.

Физические характеристики всех узнаваемых марок российских сталей и сплавов, в том числе и описываемой марки, сведены в таблицы и расположены в справочниках по металловедению.

Воздействие тепловой обработки на свойство

Сталь в начальном состоянии представляет собой достаточно пластичную массу и поддается обработке путём деформирования. Ее можно ковать, штамповать, вальцевать.

Для конфигурации механических параметров и заслуги нужных свойств применяется тепловая обработка сплава. Сущность тепловой либо термический обработки заключается в применении совокупы операций по нагреву, выдержке и остыванию жестких железных сплавов. В итоге таковой обработки сплав изменяет свою внутреннюю структуру и приобретает определенные, нужные производителю и пользователю, характеристики.

Критичные точки

Критичные точки — это температуры, при которых меняется структура стали и ее фазовое состояние. Вычислены в 1868 году русским металлургом и изобретателем Дмитрием Константиновичем Предварительным, потому время от времени их именуют точками Чернова.

Обозначают такие точки буковкой А. Нижняя точка А1 соответствует температуре, при которой аустенит преобразуется в перлит при охлаждении либо перлит в аустенит при нагреве. Точка А3 — верхняя критичная точка, соответственная температуре, при которой начинается выделение феррита при охлаждении либо завершается его растворение при нагреве.

Если критичная точка определяется при нагреве, то к буковке «А» добавляется индекс «с», а при охлаждении — индекс «r».

Для данной стали определена последующая температура критичных точек:

• 743*С — Ас1;
• 815*С — Ас3;
• 730*C — Аr3;
• 693*C — Ar1.

Метод термообработки стали и сплавов:

• отжиг:
• закалка;
• отпуск;
• нормализация;
• старение;
• криогенная обработка.

Термообработка для стали 40х. Черта температурного режима в согласовании с требованиями ГОСТ 4543–71:

• закалка стали 40х в масляной среде при температуре 860*С;
• отпуск в воде либо масле при температуре 500*С.

В итоге таковой тепловой обработки данная сталь приобретает завышенную твердость (число твердости НВ не наиболее 217), высочайший предел прочности при разрыве (980 Н/м2) и ударную вязкость 59 Дж/см2.

Предел текучести

Говоря о механических свойствах, необходимо непременно упомянуть о таковой принципиальной характеристике, как предел текучести. Если приложенная перегрузка очень велика, то система либо ее детали начинают деформироваться и в сплаве появляются не упругие (вполне исчезающие, обратимые), а пластические (необратимые остаточные) деформации. Говоря иными словами, сплав «течет».

Предел текучести — это граница меж упругими и упругопластическими деформациями. Значение предела текучести зависит от огромного количества причин: режима тепловой обработки, наличия примесей и легирующих частей в стали, микроструктуры и типа кристаллической сетки, температуры.

В металловедении различают понятия физического и условного предела текучести.

Физический предел текучести — это такое значение напряжения, при котором деформация испытываемого эталона возрастает без роста приложенной перегрузки. В справочниках эта величина обозначается σт и для марки 40х ее значение не наименее 785 Н/мм2 либо 80 КГС/мм2.

Необходимо подчеркнуть, что пластические (необратимые) деформации возникают в сплаве не одномоментно, а нарастают равномерно, с повышением приложенной перегрузки. Потому, исходя из убеждений технологии, уместнее применение термина «условный (технический) предел текучести».

Условным (либо техническим) пределом текучести именуется напряжение, при котором опытнейший эталон получает пластическое (необратимое) удлинение собственной расчетной длины на 0.2%. В таблицах эта величина обозначается как σ 0,2 и для стали 40х составляет:

• при температуре от 101 до 200*С — 490 МПа;
• при температуре от 201 до 300*С — 440 МПа;
• при температуре от 301 до 500*С — 345 МПа.

Технологические свойства

Подводя результат, можно охарактеризовать сталь 40х как жесткий и крепкий материал, выдерживающий огромные перегрузки без разрушений. ПК (Персональный компьютер — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем) числе положительных параметров относятся:

• устойчивость к температурным колебаниям;
• хорошие коррозионные характеристики;
• высочайшие характеристики прочности.

Вместе с этими свойствами, у данного материала есть, к огорчению, и недочеты. К ним относятся:

• трудности при сваривании;
• склонность к отпускной хрупкости;
• чувствительность к образованию флокенов.

Опосля обогрева с следующей термообработкой описываемая сталь поддается ручной дуговой сварке (РДС) и электрошлаковой сварке (ЭШС). Если применяется контактная точечная сварка (КТС), то нужна следующая тепловая обработка.

Неспешное остывание конструкционной легированной стали 40х опосля отпуска приводит к ее хрупкости. Этот недочет отсутствует при резвом охлаждении, но в этом случае могут появиться внутренние напряжения, вызывающие деформацию.

Флокеночувствительность — это склонность сплава к образованию внутренних изъянов (полостей и трещинок), так именуемых флокенов. Для устранения этого недочета сплав вакуумируют в ковше с одновременной продувкой аргоном и электродуговым обогревом.

Ассортимент металлопроката

Сталь 40х делается и поставляется на рынок в последующем виде:

• сортовой прокат (в том числе фасонный) по ГОСТам 4543−71, 2591−2006, 2590−2006, 10702−78 и 2879−2006;
• серебрянка и шлифованный пруток по ГОСТу 14955−77;
• пруток калиброванный по ГОСТам 8559−75, 7417−75, 1051−73 и 8560−78;
• полоса по ГОСТам 82−70, 103−2006 и 1577−93;
• трубы по ГОСТам 13663−86, 8731−74, 8733−74;
• поковки по ГОСТу 8479−70;
• лист толстый по ГОСТам 19903−74и1577−93.

Понятно достаточное количество российских (40ХР, 40ХС, 40ХН, 40ХФ, 38ХА, 45Х) и забугорных аналогов описываемой марки стали.

Область внедрения

Благодаря своим свойствам сталь 40х обширно применяется в разных областях индустрии. Ее употребляют при изготовлении кулачковых и коленчатых валов, осей и полуосей, штоков, плунжеров, вал-шестерней, шпинделей, колец, оправок, болтов, реек, втулок и остальных деталей, к прочности которых предъявляются завышенные требования. Также употребляется эта сталь для производства конструкций, эксплуатируемых в критериях низких температур наружной среды, к примеру, при сооружении авто- и жд мостов в северных широтах.