По своим характеристикам сталь 40Х относится к группе среднеуглеродистых конструкционных легированных сталей. Выделяется среди других хорошей способностью к термической обработке. Входит в число наиболее популярных марок металла, используемых в различных узлах машиностроительного оборудования, где необходима повышенная износостойкость. Обладает высокой стойкостью к коррозии благодаря повышенному содержанию хрома.
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 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.
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.
Массовая доля элементов стали 40Х по ГОСТ 4543-2016
| 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. Несмотря на то, что содержание никеля, марганца и кремния невелико – до 1,0 %, они влияют на свойства стали при эксплуатации изделий из неё.
Небольшое содержание меди (до 0,035 %) существенного влияния на характеристики не оказывает. Концентрация вредных добавок (серы, фосфора) находится под строгим контролем.
Расшифровка стали 40Х
Марку 40Х, относят к конструкционным, легированным. В результате того, что в состав стали может входить от 0.36 и 0.44% углерода и от 0.8 и до 1.1% хрома, она становится трудно свариваемой. То есть, для получения качественного шва необходимо выполнить ряд дополнительных технологических операций. Перед тем как начать сварку, кромки деталей необходимо подогреть до 300 ºC. После того как шов получен, надо выполнить отжиг.
Полный состав 40Х:
| С(углерод) | Si(кремний) | Mn(марганец) | Ni(никель) | S(сера) | P(фосфор) | Cr(хром) | Cu(медь) |
| 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | до 0,3 | до 0,035 | до 0,035 | 0,8-1,1 | до 0,3 |
Химический состав стали 40Х позволяет ее применять для производства деталей с высокими параметрами прочности. К этим деталям относят:
- валы механизмов;
- оси;
- шпиндели;
- зубчатые венцы и пр.
Сталь 40Х. Применение в производстве.
Сталь 40Х является конструкционной углеродистой легированной сталью. После закалки и соответствующего отпуска, Сталь 40Х приобретает высокую прочность при одновременном сохранении достаточной пластичности, позволяющей применять её при производстве валов-шестерен первой ступени редукторов типа РМ, таких как редуктор РМ 250, редуктор РМ 350, редуктор РМ 750, редуктор РМ 850 и редуктор РМ 1000. Также из Стали 40Х изготовлены зубчатые колёса редукторов типа Ц2Н. Это редуктор Ц2У 400, редуктор Ц2Н 450, редуктор Ц2Н 500, редуктор Ц2Н 630 и редуктор Ц2Н 710. Все подробные характеристики этих механизмов приведены в нашем каталоге.
Химический состав
На всей территории СНГ характеристики и применение стали 40Х определяются ГОСТом 4543-2016. Он указывает на химический состав и основные эксплуатационные свойства. Расшифровка стали свидетельствует о содержании главных компонентов – углерода и хрома.
Первые два знака обозначают концентрацию основного легирующего элемента – углерода, она находится в диапазоне 0,36-0,40%. Сложно выдержать более точную концентрацию в процессе выплавки металла.
Буква «Х» указывает на присутствие хрома, который улучшает коррозионную стойкость материала. Однако его концентрация не превышает показателя 0,8-1,1% и недостаточна для придания стали достаточной сопротивляемости коррозии.
В состав сплава входят и другие легирующие добавки, не отмеченные в маркировке, но придающие определенные свойства стали 40Х:
- никель – до 0,3%;
- марганец – 0,5-0,8%;
- кремний – 0,17-0,37%;
- медь присутствует в очень небольших количествах, около 0,035%, и не оказывает существенного влияния на механические свойства сплава;
- строго регламентируются концентрации вредных примесей – серы и фосфора, их содержание не превышает 0,035%.
Правила маркировки коррозионностойких сталей
Обозначение состоит из цифр и букв. Двузначное число в начале маркировки – количество углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквы, характеризующие определенные легирующие элементы. После них ставятся цифры, равные процентному содержанию легирующих элементов, округленному до целого числа. Если процент добавки находится в пределах 1-1,5, то после буквы цифра не ставится. Для условного обозначения легирующих компонентов в российской нормативной документации используется русский алфавит:
- Х – хром;
- Н – никель;
- Т – титан;
- В – вольфрам;
- Г – марганец;
- Д – медь;
- М – молибден.
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
Из-за низкой теплостойкости и твёрдости в качестве охотничьих или бытовых ножей 40Х не используется. Однако находит широкое применение при изготовлении метательных ножей и дротиков. Поскольку этот вид инструмента характеризуется особенной формой заточки кромки, имеет значение высокая прочность материала и его способность хорошо противостоять ударным нагрузкам. Кроме того, она легко полируется, поэтому изделия могут быть оперативно восстановлены до своего прежнего состояния.
На предприятиях российской промышленности из данной стали производят валы, оси, зубчатые колёса и шестерни, и другую продукцию аналогичного назначения.
Характеристики
К числу характеристик стали 40х относят:
- твёрдость;
- плотность;
- предел текучести/прочности;
- ударную вязкость и пр.
Температура критических точек
| Критическая точка | °С |
| Ac1 | 743 |
| Ac3 | 815 |
| Ar3 | 730 |
| Ar1 | 693 |
| Mn | 325 |
Твердость
Твёрдость стали (hb – hrc) может выражаться в разных числовых значениях, в зависимости от шкалы измерения:
- По Роквеллу — методика основана на измерении глубины проникновения индентора (твёрдого наконечника) в исследуемый материал. Твёрдость по этой шкале составляет 217 МПа.
- По Бринеллю — индентор вдавливают в образец металла в течение 2-8 секунд (нагрузка — плавно нарастающая) и измеряют диаметр получившегося отпечатка. В качестве инденторов применяют шарики из прочных сплавов диаметром от 1 до 10 мм. Твёрдость стали 40х по Бринеллю равна 187 МПа.
- В состоянии плавки — твёрдость в период плавления колеблется в пределах 18 МПа.
Обратите внимание! Чем твёрже сталь, тем меньшей прочностью она обладает. В первом случае её невозможно (или сложно) чем-либо поцарапать, во втором — она способна повредиться даже от лёгкого удара (это и есть недостаточная прочность).
Плотность
Плотность стали 40х равна 7820 кг/м³. Плотность вещества является постоянной величиной, и измеряется при помощи гидростатического метода — образец взвешивают в воздухе, а потом в воде, и вычисляют его плотность (отношение массы тела к объёму). Жидкость, используемая в качестве измерения, должна хорошо смачивать материал, но при этом не вступать с ним в реакцию. Поэтому для взвешивания применяют дистиллированную воду.
Марка
Данная марка подразумевает содержание в стали 0,40% углерода и около 1,5% хрома.
Возможные заменители — 45Х, 38ХА, 40ХС и др. Класс: конструкционная легированная. Вид и состояние поставки:
- сортовой прокат (в т. ч. фасонный);
- пруток и серебрянка;
- лист толстый;
- трубы и т. д.
Термин «конструкционная» указывает на то, что металл используется для изготовления различных конструкций, механизмов и деталей, например, в сфере строительства и машиностроения.
Предел прочности
Под пределом прочности понимают такое механическое напряжение, выше которого материал разрушается или деформируется. Максимальная прочность стали в момент сгиба составляет 509 МПа, а при временном сопротивлении — 960 МПа.
Этот показатель измеряется с помощью испытаний на растяжение и деформацию. При этом устанавливают не только предел прочности, но и удлинение, временное сопротивление и др.
Свариваемость
| Без ограничений | Ограниченная | Трудно свариваемая | |
| Подогрев | нет | до 100–1200С | 200–3000С |
| Термообработка | нет | есть | отжиг |
Предел текучести
Физический предел текучести — это значение напряжения, при котором деформация испытываемого материала увеличивается без дополнительной нагрузки. Предел текучести стали 40х равен 785 Н/мм2. На конечный результат влияют различные факторы:
- толщина металла;
- режим термообработки;
- наличие примесей в составе продукта;
- дефекты кристаллической решётки и т. д.
Прочность
Прочность — это стойкость металла к воздействию внешних нагрузок. Чтобы узнать, какая прочность стали, проводят испытания на специальных машинах с разной мощностью. Последние состоят из нагружающего механизма, создающего усилие, и бывают механическими и гидравлическими.
Сталь 40х обладает высокой прочностью — 271 МПа. Также она способна сохранять структуру при больших нагрузках.
Склонность к отпускной хрупкости
Склонна.
Предел выносливости
| σ-1, МПА | J-1, мПа | n | Состояние стали |
| 363 | 240 | 106 | σв=690 МПа |
| 470 | 106 | σв=690 МПа | |
| 509 | 5*106 | σ0,2=690 МПа, σв=690 МПа | |
| 333 | σв=690 МПа | ||
| 372 | Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С |
Ударная вязкость
Ударная вязкость данной марки составляет 400 – 850 кДж/кв. м. Предел прочности на разрыв равен 980 Н/м2. Под ударной вязкостью понимают способность металла поглощать механическую энергию, образующуюся в процессе разрушения и деформации.
Прокаливаемость стали по 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 |
Ковка
| Вид полуфабриката | t, 0С | Охлаждение | |
| Размер сечения | Условия | ||
| мм | |||
| Слиток | 1250–800 | ||
| Заготовка | до 350 | На воздухе | |
Резка
| Исходные данные | Обрабатываемость резанием Ku | |||
| Состояние | HB, МПа | sB, МПа | твердый сплав | быстрорежущая сталь |
| горячекатаное | 163–168 | 620 | 1,2 | 0,95 |
Сварка
| Свариваемость | Способы сварки | Рекомендации |
| Трудно свариваемая | ЭШС, РДС, КТС | Подогрев + термообработка |
Флокеночувствительность
Чувствительна.
Температура плавления стали 40х13 и расшифровка марки
Нержавеющая сталь 40Х13 является одним из современных продуктов металлургии. Она разработана в качестве нового материала с неповторимыми свойствами.
Одной из характерных особенностей его является сложность при термообработке, однако именно данная процедура способствует улучшению качеств металла
.
Технические характеристики обусловлены не тщательно выверенным соотношением компонентов, а закалкой и прочими способами обработки материала температурой
. Мягкость стали 40Х13 не является причиной невозможности заточки, поэтому он используется в промышленности и быту.
Холодная прокатка практически не осуществляется.
Смягчает обработку после пластической деформации отжиг при температуре 750-800 градусов, а также охлаждение в печи и на воздухе с постепенным понижением температуры с 500 градусов до нормальных условий.
После этого осуществляется закалка при температуре 950-1000 градусов с последующим охлаждением в масляной ванне или на воздухе
. Это обеспечивает твердость и антикоррозионные качества материала.
Вернуться
Расшифровка
Расшифровка стали 40Х13 позволяет получить основную информацию о материале:
- 40 – 0,4% углерода;
- Х13 – 13% хрома.
Вернуться
Химсостав
В некоторых случаях наименование стали выглядит по-другому: 4Х13. Она относится к устойчивым к действию коррозии материалам, способным сохранять свои качества при эксплуатации в условиях повышенных температур
.
В качестве альтернативного металла российского производства выступает 30Х13 с уменьшенным количеством углерода
. В состав стали 40Х13 входят:
- углерод в количестве 0,4%;
- хром – 13%;
- примеси и вспомогательные элементы – до 0,8%.
Из данного материала можно изготовить:
- пружинные механизмы, крепежи, валы подшипников;
- детали для работы при воздействии агрессивных веществ и при t
- инструменты, используемые в медицине;
- детали для резки;
- измерительный инструментарий.
Для изготовления нержавеющей стали 40Х13 используются индукционные печи, плавление состава осуществляется при t = 1500-1600 С. Это гарантирует деформацию компонентов и соединение их между собой.
Чтобы исключить дефекты стали, применяются различные типы и температура обработки
.
Максимальный эффект от использования металла в сложных условиях работы наблюдается при шлифовке поверхности.
Ограничение на изготовление деталей распространяется только на те конструкции, которые в будущем будут подлежать сварке.
Вернуться
Свойства
Сталь 40Х13 характеризуется технологичностью при горячей пластической деформации, при этом температура должна быть в пределах 850-1100 градусов. Несоблюдение правил обработки может привести к потере металлом части особенностей и характеристик, например, твердости
.
Для исключения такого риска предусматривается небольшая скорость нагрева
.
Температура 830 градусов позволяет осуществлять прокатку или ковку
. Остывание также должно происходить медленно.
Холодная деформация может привести к нарушению целостности материала и появлению ряда других дефектов, поэтому она практически не используется.
По характеристикам нержавеющая сталь 40Х13 похожа на углеродистую, однако разная микроструктура является причиной повышенной сложности обработки первого типа металла. При фрезеровке и заточке основными проблемами являются:
- малая износостойкость материала;
- удаление отходов обработки;
- упрочнение, обусловленное резкой.
Механическая обработка предполагает образование спиралевидной стружки. Это требует использования стружколомов, в которые монтируется режущий инструмент.
Малая теплопроводность стали марки 40Х13 является преимуществом во время эксплуатации, а при заточке – причиной увеличения трудозатрат. При обработке происходит локальное повышение температуры, что приводит к развитию наклепа и упрочнению
. В результате долговечность изделия снижается, а последующая обработка становится более сложной.
Карбидные и прочие соединения в составе приводят к увеличению размера зерна. При обработке металла происходит выход из строя инструмента для заточки, что увеличивает продолжительность обработки. Чтобы свести такие риски к минимуму, обычно используют инструмент с нанесенным слоем карбида вольфрама или подобного по свойствам состава.
Марка 40Х13 характеризуется максимальной устойчивостью к коррозии после закалки при температуре, обеспечивающей полное растворение карбидов. При увеличении температуры отпуска прослеживается обратный эффект, что обусловлено образованием карбидов хрома.
Устойчивость к коррозии 30Х13 выше, чем 4Х13
.
Отпуск при 600 градусах является причиной кратковременного снижения устойчивости к корродированию
.
Однако данный эффект исчезает при дальнейшем отпуске
.
При этом антикоррозионные свойства стали в закаленном и низкоотпущенном состоянии остаются более высокими.
Наибольшая эффективность от использования материала обеспечивается при термообработке посредством отпуска при 200-400 градусах или 600-650 градусах. В последнем виде металл принадлежит к разряду конструкционных.
Вернуться
Технические характеристики
Первостепенные характеристики стали 40Х13 представлены:
| жаростойкостью | до 600 градусов; |
| твердостью по НВ | 143-229 МПа; |
| температурой ковки и плавления | 1500-1600 градусов; |
| удельным весом | 7680 кг/м3; |
| мартенситным превращением | 270-80 градусов. |
Для сварных конструкций металл не используется.
Вернуться
Цена
Цена стали 40Х13 составляет порядка 225 руб. за кг. Окончательная стоимость определяется на основании объема заказа.
Вернуться
Применение
Особенности материала позволяют использовать его в авиастроении. Это обусловлено высокой прочностью, устойчивостью к перепадам температуры, малым весом
. Материал используется для изготовления деталей двигателей, а также для создания отдельных частей фюзеляжа.
Еще одно наименование стали – ножевая. При мягкости материала можно обеспечить повышение его твердости до 57 HRC путем термообработки. Поэтому одной из областей применения стали 40Х13 является изготовление ножей
. Они могут использоваться дома, на охоте, рыбалке и т.д. Это обусловлено отсутствием коррозии на изделии, а также простотой ухода.
Вернуться
Сортамент
В качестве основных прокатных элементов выпускается:
- листовой материал (Госстандарт 5582-75),
- пруток (Госстандарт 18907-73),
- проволока (Госстандарт 18143-72).
Вернуться
Термообработка
В состав металла после закалки входят аустениты, мартенситы, карбиды. При t > 2022 С значительно снижается твердость, что обусловлено приближением материала к аустенитному состоянию
. При t
Термообработка стали 40Х13 имеет свои особенности, которые являются гарантом приобретения основных технических качеств, в т.ч. устойчивости к действию коррозии.
Последним этапом является закалка при t = 950-1000 градусов и охлаждение в масляной ванне или на воздухе
.
При выполнении требований к обработке и последовательности проведения операций гарантируется повышение твердости и антикоррозионных качеств.
Вернуться
Температура плавления металла
Сталь 40×13 относится к хромистым нержавеющим металлам. Ее основные эксплуатационные свойства определены особым химическим составом.
Температура плавления – физическая характеристика, которая определяет температуру перехода металла из твердого состояния в жидкое
.
При изменении аморфного состояния материал практически не меняет свой объем, то есть на процесс перестроения кристаллической решетки атмосферное давление не оказывает влияние.
Рассматриваемый физический показатель во много зависит от химического состава. Некоторые элементы могут понижать или повышать температуру плавления
.
Сталь 40х13 (ГОСТ также определяет незначительную концентрацию примесей, не отраженных в маркировке) имеет довольно высокую концентрацию легирующих элементов, которые обеспечивают высокую коррозионную стойкость
. Расшифровка марки проводится следующим образом:
- Довольно высокая концентрация углерода (от 0,36 до 0,45%) определяет высокую твердость поверхности.
- Антикоррозионные качества обеспечиваются концентрацией хрома в пределе 12—14%.
- В составе есть не более одного процента марганца и кремния, а также некоторые вредные примеси.
Сталь 40х13, характеристики которой определили применение в самых различных областях промышленности, может эксплуатироваться при температуре до 500 градусов Цельсия. Кроме этого, 40х13, термообработка этой марки позволяет повысить основные качества, относится к классу среднеплавких материалов.
Классификация сталей
Температура плавления металлов может варьировать в довольно большом диапазоне. Для плавки некоторых требуется специальное оборудование, другие можно преобразовать в жидкообразную субстанцию при применении обычной печи
. Классификация стали по температуре плавления следующая:
- Легкоплавкие – температура плавления доходит до 600 градусов Цельсия. В эту группу можно отнести олово, цинк или висмут
. Подобные материалы можно без особого труда расплавить без применения специального оборудования. - Среднеплавкие – изменение состояния материала происходит при температуре от 600 до 2022 градусов Цельсия. В данную группу относится медь, олово, алюминий или железо
. Эта группа получила наибольшее распространение. В нее можно включить также некоторые нержавейки, к примеру, 40х или другие сплавы с небольшой концентрацией хрома, а также конструкционная сталь 55 или аналоги. - Тугоплавкие – смена состояния происходит при более 2019 градусов Цельсия. Как правило, в эту группу входят металлы, которые имеют в составе примеси хрома, вольфрама или титана в большой концентрации. Примером можно назвать маркировку х40 или х30сrх13, 4х13
.
В состав металлов добавляется большое количество хрома для его защиты от воздействия повышенной влажности или некоторых химических веществ
.
Именно поэтому нержавейки, обладающие высокими антикоррозионными свойствами, имеют высокой тугоплавкостью
. В эту группу можно отнести металлы, называемые медицинскими.
Интересным моментом назовем то, что единственным металлом, который находится в жидком состоянии при обычной температуре окружающей среды, является ртуть. Это связано с тем, что она превращается в жидкость уже при температуре -39 градусов Цельсия.
Область применения
Температура плавления во много определяет то, при каком нагреве металл начинает терять свои основные свойства: твердость (hrc), пластичность и другие.
Сталь 40 х, характеристики которой можно встретить во многих методических описаниях, уже при нагреве до 350 градусов Цельсия начинает становиться более пластичной.
Это не позволяет использовать этот металл, 13х или другие аналоги при создании изделий, которые эксплуатируются в сложных условиях.
Довольно большое распространение в последнее время получили металлы, которые получили маркировку aisi. Эти материалы являются улучшенными версиями обычных нержавеек: большая устойчивость к коррозии, твердость и другие качества
. За счет проведения термической обработки изменяется структура материала.
Сегодня производится просто огромное количество различных металлов и сплавов, которые обладают уникальными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать металлы s290 и хв6.
Как правило, область применения ограничивается стоимостью производства материала, так как для изготовления неответственных деталей никто не использует дорогой металл
.
К примеру, s290 можно использовать для изготовления ножа, но сплав существенно повысит конечную стоимость изделия.
Отзывы о стали
Марка 40х13 обладает хорошими качествами, использовал в виде листового металла для обшивки рабочей части станка по дереву
Виктор
Ковкость 40х13 очень низкая, в домашних условиях этот материал не обработать
Михаил
Сталь 40х13 очень хороша тем, что даже после длительной эксплуатации на поверхности не появилась коррозия
Алексей
Термическая обработка стали 40Х
Одной из ключевых характеристик металла является твёрдость, то есть, способность сопротивляться внедрению в него других, более твёрдых материалов. От уровня твердости зависит возможность применения металла при производстве тех или иных деталей машин и механизмов.
Твердость металла оказывает непосредственное влияние на:
- Прочность;
- Стойкость к износу и ряда других.
Инженер-технолог, подбирая режимы обработки металла из стали 40Х, руководствуется, в том числе и параметрами твёрдости. Для изменения параметра твердости используют термическую обработку.
Кроме того, она необходима для улучшения механических свойств как отдельных деталей, так и конструкции в целом. В состоянии поставки твердость стали 40Х составляет 217 Мпа — по Бринелю. Для её повышения, применяют разные методы термической обработки.
В частности, для 40Х используют следующие способы закалки с применением:
- единственного хладагента;
- двух хладагентов;
- струи охладителя;
Первый способ подразумевает под собой то, что будет использоваться один тип охладителя (вода, масло и пр.).
Второй, предполагает, то, что после охлаждения заготовки в воде, ее отправляют в масло.
Третий метод основан на том, что на разогретую часть детали, направляют струю охладителя (масло, вода). Этот способ применяют в том случае, если возникает потребность в закалке определённой части детали, например, венца зубчатого колеса. Кроме того, такая технология отличается тем, что в процессе обработки не возникает «паровая» рубашка и это положительно сказывается на качестве закалки.
В процессе термической обработки возникают проблемы защиты детали от дефектов, которые могут появиться после того, как появилась окалина (следствие воздействия кислорода) или выгорания углерода. Для предотвращения этого камеру, в которой происходит нагрев заготовки, насыщают газом, являющейся продуктом сгорания метана. На самом деле защита заготовки от воздействия атмосферного кислорода — это важная задача.
Кстати, термическую обработку изделий, выполненных из стали марки 40Х, лучше всего проводить в герметически закрытой печи. Иногда, для изоляции детали от воздействия посторонних факторов во время обработки в печи применяют чугунную стружку. То есть заготовку обкладывают чугунной стружкой или крошкой.
Выбор покрытия детали из НЖ стали
ты чертовски сообразителен. Это действительно аббревиатура.
снимаю шляпу перед опытным специалистом. Не ожидал, что такое обозначение нержавеющей стали поставит кого-то в тупик. В той сфере, где я работаю оно общепринято.
Я так понимаю, никто не знает насчет покрытия. Как говорили в одной старой передаче «деньги уходят телезрителю, знатоки проигрывают». Есть информация, что надо покрывать Ц9 Хим.Фос.прм.
Offtop: Эмпирический принцип 90-9-1, несколько похожий на правило Парето (20/80), описывает соотношение между количеством людей, которые будут участвовать в сообществе, комментировать и просто читать. Согласно нему, 1% или менее людей будут создавать новый контент, 9% будут изменять его или комментировать, а 90% просто молча ознакомится с ним без какого-либо участия. Правило также утверждает, что на каждого активного участника интернет-форума приходится 99 человек, которые просто прочтут его сообщение.
Правдиво ли оно? Разумеется, точное соотношение будет изменяться, например, как показало исследование Акила Авана на форуме радикальных джихадистов, 87% пользователей не написали ничего, 13% написали хотя бы единожды, 5% написали 50 или более сообщений, и лишь 1% оставили более 500 сообщений. Но даже при наличии системы приглашений и закрытости регистрации создатели всё равно будут в меньшинстве. К такому выводу пришел Майкл Ву, который проанализировал неравномерность участия в сотнях сообществ, разделенных по сфере деятельности и типу аудитории.
Источник
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.
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:
- Достаточно высокая коррозионная стойкость, которая достигается при включении в состав хрома.
- Высокие прочностные показатели. Твердость измеряется в различных показателях, часто применяется HRC и HB. Показатель твердости соответствует значению 217 МПа.
- При выборе более подходящего материала уделяется внимание и удельному весу. Плотность стали 40Х составляет 7820 кг/м 3 .
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:
- Отпускная хрупкость. После закалки структура становится весьма восприимчивой к ударной нагрузке. Снизить вероятность повышения хрупкости можно при соблюдении технологии термической обработки.
- Высокая степень склонности к образованию флокенов. Она свойственна довольно большому количеству различных сплавов.
- 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.
- 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.
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 | ||||
Марочник стали и сплавов
Виды поставки материала 40Х
| B03 — Обработка металлов давлением. Поковки | ГОСТ 8479-70; |
| В22 — Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 9234-74; ГОСТ 1133-71; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 2879-2006; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 2590-2006; |
| В23 — Листы и полосы | ГОСТ 103-2006; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 82-70; |
| В32 — Сортовой и фасонный прокат | ГОСТ 8560-78; ГОСТ 8559-75; ГОСТ 10702-78; ГОСТ 7417-75; ГОСТ 4543-71; ГОСТ 1051-73; ГОСТ 14955-77; |
| В33 — Листы и полосы | ГОСТ 1577-93; |
| В62 — Трубы стальные и соединительные части к ним | ГОСТ 24950-81; ГОСТ 23270-89; ГОСТ 7909-56; ГОСТ 9567-75; ГОСТ 8734-75; ГОСТ 8733-74; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 53383-2009; |
| В71 — Проволока стальная низкоуглеродистая | ГОСТ 1526-81; |
Химический состав в % материала 40Х
ГОСТ 4543 — 71 C Si Mn Ni S P Cr Cu0.36 — 0.440.17 — 0.370.5 — 0.8до 0.3до 0.035до 0.0350.8 — 1.1до 0.3
Температура критических точек материала 40Х.
Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 782 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693
Технологические свойства материала 40Х .
| Свариваемость: | трудносвариваемая. |
| Флокеночувствительность: | чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
Механические свойства при Т=20oС материала 40Х .
| Твердость 40Х после отжига , ГОСТ 4543-71 | HB 10 -1 = 217 МПа |
| Твердость 40Х , Трубы ГОСТ 8731-87 | HB 10 -1 = 269 МПа |
| Твердость 40Х , Трубы холоднодеформир. ГОСТ 8733-74 | HB 10 -1 = 217 МПа |
| Твердость 40Х , Пруток горячекатан. ГОСТ 10702-78 | HB 10 -1 = 179 МПа |
Физические свойства материала 40Х.
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | 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 | ||||
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Зарубежные аналоги материала 40Х
Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Бельгия | Испания | Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Юж.Корея |
| — | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | NBN | UNE | GB | SS | BDS | MSZ | PN | STAS | CSN | AS | KS |
| 5135 | |||||||||||||||||
| 5140 | |||||||||||||||||
| 5140H | |||||||||||||||||
| 5140RH | |||||||||||||||||
| G51350 | |||||||||||||||||
| G51400 | |||||||||||||||||
| H51350 | |||||||||||||||||
| H51400 |
| 1.7035 |
| 1.7045 |
| 37Cr4 |
| 41Cr4 |
| 41CrS4 |
| 42Cr4 |
| SCr435H |
| SCr440 |
| SCr440H |
| 38C4 |
| 38C4FF |
| 41Cr4 |
| 42C4 |
| 42C4TS |
| 41Cr4 |
| 530A36 |
| 530A40 |
| 530H36 |
| 530H40 |
| 530M40 |
| 1.7035 |
| 1.7039 |
| 37Cr4 |
| 37Cr4KD |
| 41Cr4 |
| 41Cr4KD |
| 41CrS4 |
| 36CrMn5 |
| 37Cr4 |
| 38Cr4KB |
| 38CrMn4KB |
| 41Cr4 |
| 41Cr4KB |
| 38Cr4 |
| 38Cr4DF |
| 41Cr4 |
| 41Cr4DF |
| 42Cr4 |
| F.1201 |
| F.1202 |
| F.1210 |
| F.1211 |
| 38CrA |
| 40Cr |
| 40CrA |
| 40CrH |
| 45Cr |
| 45CrH |
| ML38CrA |
| ML40Cr |
| SCr435H |
| SCr440 |
| SCr440H |
| Механические свойства : | |
| sв | — Предел кратковременной прочности , [МПа] |
| sT | — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
| d5 | — Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
| y | — Относительное сужение , [ % ] |
| KCU | — Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
| HB | — Твердость по Бринеллю , [МПа] |
| Физические свойства : | |
| T | — Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
| E | — Модуль упругости первого рода , [МПа] |
| a | — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град] |
| l | — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | — Плотность материала , [кг/м3] |
| C | — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | — Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
| Свариваемость : | |
| без ограничений | — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг |
40Х — Сталь конструкционная легированная 40Х — химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение
При использовании информации сайта гиперссылка на «Марочник стали и сплавов (www.splav-kharkov.com)» обязательна на каждой странице. Юридическую поддержку ресурсу оказывает юр. фирма » Интернет и Право «
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
Сталь 40Х – отечественные аналоги
| Марка металлопроката | Заменитель |
| 40Х | 38ХА |
| 40ХН | |
| 40ХР | |
| 40ХС | |
| 40ХФ | |
| 45Х |
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.
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.
Образцы продукции из стали 40Х
Ниже приводим образцы некоторой продукции, изготавливаемой нашей организацией из стали 40Х.
Входной вал-шестерня редуктора РМ-650»>
Зубчатые колёса редуктора Ц2У-315Н»>
Выходной вал в виде зубчатой полумуфты редуктора РМ-350»>
Источники
- https://vse-stali.ru/stal-konstruktsionnaya/legirovannaya-stal-konstruktsionnaya/stal-40h/
- https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/ctal-40h.html
- https://prompriem.ru/stati/stal-40x.html
- https://metal.place/ru/wiki/40kh/
- https://www.lsst.ru/spravochnik-metalloprokata/konstruktsionnaya-stal/stal-40kh/
- https://molotok34.ru/spravochnik/stal-40-h.html
- https://xlom.ru/spravochnik/stal-40h
- https://nzmetallspb.ru/osnastika/stal-40h-harakteristiki-tverdost-primenenie.html
- https://punktpriema.ru/articles/tehnicheskie-harakteristiki-stali-40h.html
Аналоги
40Х – весьма распространённая по своим характеристикам. Наиболее известны следующие её зарубежные аналоги:
- США, Канада – 5140, G51400$
- Евросоюз – 1.7035, 37Cr4, 41Cr4;
- Япония – SCr440;
- КНР – 40Cr, 40CrA.
Технические требования устанавливаются национальными стандартами и стандартами DIN.
