Механические свойства 40х: Сталь марки 40Х характеристики, расшифровка, хим. состав, свойства, термоообработка, применение

alexxlab | 21.01.2019 | 0 | Разное

Содержание

характеристики, закалка, ГОСТы и применение в промышленности

Характеристики стали х 40Машиностроение, приборостроение, станкостроение и другие области промышленности в процессе производства используют огромное количество материалов как классических, известных десятки и сотни лет, так и совершенно новых, современных. К числу классических и широко распространенных материалов относится сталь. Классификация сталей по химическому составу предусматривает их разделение на легированные (с введением легирующих элементов, обеспечивающих сплаву необходимые механические и физические свойства) и углеродистые.

Сталь 40х относится к конструкционным легированным сплавам. Слово «конструкционная» указывает на то, что материал используется для изготовления разнообразных механизмов, конструкций и деталей, применяемых в машиностроении и строительстве, и обладает определенным набором химических, физических и механических свойств.

Химический состав

Химический состав сталиЦифра 40 в маркировке свидетельствует о том, что процентное содержание углерода в сплаве колеблется в пределах от 0.36 до 0.44, а буквенное обозначение х указывает на наличие легирующего элемента хрома в количестве не менее 0.8 и не более 1.1 процента. Легирование стали хромом придает ей свойство устойчивости к коррозии в окислительной среде и атмосфере. Говоря другими словами, сталь приобретает нержавеющие свойства. Кроме того, хром определяет структуру сплава, его технологические и механические характеристики.

Остальные химические элементы входят в состав стали х 40 в следующем количестве:

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

Физические характеристики

Сталь 40х физические характеристикиПочти все физические свойства металлов прямо или обратно пропорционально зависят от температуры. Такие показатели, как удельное сопротивление, коэффициент линейного расширения и удельная теплоемкость возрастают с ростом температуры, а плотность стали, ее модуль упругости и коэффициент теплопроводности, наоборот, падают при увеличении температуры.

Еще одна физическая характеристика, называемая массой, не зависит практически ни от чего. Образец можно подвергать термической обработке, охлаждать, обрабатывать, придавать ему различную форму, а масса при этом будет оставаться величиной неизменной.

Физические показатели всех известных марок отечественных сталей и сплавов, в том числе и описываемой марки, сведены в таблицы и размещены в справочниках по металловедению.

Влияние термической обработки на качество

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

Для изменения механических свойств и достижения необходимых качеств применяется термическая обработка металла. Суть термической или тепловой обработки заключается в применении совокупности операций по нагреву, выдержке и охлаждению твердых металлических сплавов. В результате такой обработки сплав изменяет свою внутреннюю структуру и приобретает определенные, необходимые производителю и потребителю, свойства.

Критические точки

Термическая обработкаКритические точки — это температуры, при которых изменяется структура стали и ее фазовое состояние. Вычислены в 1868 году русским

металлургом и изобретателем Дмитрием Константиновичем Черновым, поэтому иногда их называют точками Чернова.

Обозначают такие точки буквой А. Нижняя точка А1 соответствует температуре, при которой аустенит превращается в перлит при охлаждении или перлит в аустенит при нагреве. Точка А3 — верхняя критическая точка, соответствующая температуре, при которой начинается выделение феррита при охлаждении или заканчивается его растворение при нагреве.

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

Для данной стали определена следующая температура критических точек:

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

Алгоритм термообработки стали и сплавов:

  • Термообработка сплавов алгоритм
    отжиг:
  • закалка;
  • отпуск;
  • нормализация;
  • старение;
  • криогенная обработка.

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

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

В результате такой термической обработки данная сталь приобретает повышенную твердость (число твердости НВ не более 217), высокий предел прочности при разрыве (980 Н/м2) и ударную вязкость 59 Дж/см2.

Предел текучести

Говоря о механических свойствах, нужно обязательно упомянуть о такой важной характеристике, как предел текучести. Если приложенная нагрузка слишком велика, то конструкция или ее детали начинают деформироваться и в металле возникают не упругие (полностью исчезающие, обратимые), а пластические (необратимые остаточные) деформации. Говоря другими словами, металл «течет».

Предел текучести 40х сталиПредел текучести — это граница между упругими и упругопластическими деформациями. Значение предела текучести зависит от множества факторов: режима термической обработки, наличия примесей и легирующих элементов в стали, микроструктуры и типа кристаллической решетки, температуры.

В металловедении различают понятия физического и условного предела текучести.

Физический предел текучести — это такое значение напряжения, при котором деформация испытываемого образца увеличивается без увеличения приложенной нагрузки. В справочниках эта величина обозначается σт и для марки 40х ее значение не менее 785 Н/мм2 или 80 КГС/мм2.

Следует отметить, что пластические (необратимые) деформации появляются в металле не мгновенно, а нарастают постепенно, с увеличением приложенной нагрузки. Поэтому, с точки зрения технологии, уместнее применение термина «условный (технический) предел текучести».

Условным (или техническим) пределом текучести называется напряжение, при котором опытный образец получает пластическое (необратимое) удлинение своей 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 характеристики

Подводя итог, можно охарактеризовать сталь 40х как твердый и прочный материал, выдерживающий большие нагрузки без разрушений. ПК числе положительных свойств относятся:

  • устойчивость к температурным колебаниям;
  • отличные коррозионные свойства;
  • высокие показатели прочности.

Наряду с этими качествами, у данного материала есть, к сожалению, и недостатки. К ним относятся:

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

После подогрева с последующей термообработкой описываемая сталь поддается ручной дуговой сварке (РДС) и электрошлаковой сварке (ЭШС). Если применяется контактная точечная сварка (КТС), то необходима последующая термическая обработка.

Медленное охлаждение конструкционной легированной стали 40х после отпуска приводит к ее хрупкости. Этот недостаток отсутствует при быстром охлаждении, но в этом случае могут возникнуть внутренние напряжения, вызывающие деформацию.

Флокеночувствительность — это склонность металла к образованию внутренних дефектов (полостей и трещин), так называемых флокенов. Для устранения этого недостатка сплав вакуумируют в ковше с одновременной продувкой аргоном и электродуговым подогревом.

Ассортимент металлопроката

Сталь 40х производится и поставляется на рынок в следующем 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.

Известно достаточное количество отечественных (40ХР, 40ХС, 40ХН, 40ХФ, 38ХА, 45Х) и зарубежных аналогов описываемой марки стали.

Область применения

Ассортимент прокатаБлагодаря своим свойствам сталь 40х широко применяется в различных областях промышленности. Ее используют при изготовлении кулачковых и коленчатых валов, осей и полуосей, штоков, плунжеров, вал-шестерней, шпинделей, колец, оправок, болтов, реек, втулок и других деталей, к прочности которых предъявляются повышенные требования. Также используется эта сталь для изготовления конструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур внешней среды, например, при сооружении авто- и железнодорожных мостов в северных широтах.

Сталь 40Х: характеристики, свойства, аналоги

 

Сталь 40Х – это конструкционная легированная сталь. Предназначена для производства деталей повышенной прочности. Продукция из стали 40Х изготавливается в соответствии с требованиями стандартов ДСТУ 7806 и ГОСТ 4543

Классификация: Сталь конструкционная легированная.

Продукция: Сортовой прокат, в том числе фасонный, полуфабрикаты, поковки, листовой прокат.

 

Химический состав стали 40Х в соответствии с ГОСТ 4543, %

Si

 Mn

NI

Cr

Cu

P

S

0.17-0.37

0.5-0.8

≤0.3

0.8-1.1

≤0.3

≤0.035

≤0.035

 

Механические свойства стали 40Х

Термическая обработка

Предел текучести, (МПа)

Временное сопротивление, (МПа)

Минимальное относительное  удлинение , %

Относительное сужение, %

Закалка от 860°С в масле, отпуск при 500°С

≥785

≥980

≥10

≥45

 

Аналоги стали 40Х

США

5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400

Япония

SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

Евросоюз

37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4

Китай

35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr

Швеция

2245

Польша

38HA, 40H

Румыния

40Cr10, 40Cr10q

Чехия

14140

Австралия

5132H, 5140

Южная Корея

SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

 

Применение

Конструкционную легированную сталь марки 40Х используют при производстве деталей повышенной прочности (оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие). Также хромистую сталь 40Х применяют при изготовлении изделий ковкой, холодной и горячей штамповкой, стальной прокат используется при производстве труб, емкостей и другой продукции.

 

Сваривание

Марка стали 40Х является трудносвариваемой, флокеночувствительной и склонной к отпускной хрупкости. Сварочный шов – одна из основных причин образования трещин в материале. Поэтому материал из стали 40Х разогревают перед выполнением сварочных работ и подвергают термической обработке после него

твердость, режимы, время, температура, технология

При сильном нагреве практически все материалы изменяют свои физические характеристики. В некоторых случаях нагрев проводится целенаправленно, так как подобным образом можно улучшить некоторые эксплуатационные качества, к примеру, твердость. Термическая обработка на протяжении многих лет используется для повышения твердости поверхности стали. Выполнять закалку следует с учетом особенностей металла, так как технология повышения твердости поверхности создается на основании состава материала. В некоторых случаях провести закалку можно в домашних условиях, но стоит учитывать, что сталь относиться к труднообрабатываемым материалам и для придания пластичности нужно проводить сильный нагрев до высоких температур при помощи определенного оборудования. В данном случае рассмотрим особенности нагрева стали 40Х для повышения пластичности и проведения закалки или отпуска.

Круг из стали 40ХКруг из стали 40Х Круг из стали 40Х

Сталь 40Х

Как ранее было отмечено, для правильного проведения закалки и отпуска стали следует учитывать ее состав и многие другие особенности. Выбрать правильно режимы термической обработки можно с учетом следующей информации:

  1. Рассматриваемая сталь относится к конструкционной легированной группе. Легированная группа характеризуется содержанием большого количества примесей, которые определяют изменение эксплуатационных качеств, в том числе твердости.
  2. Используется в промышленности при создании валов, осей, штоков, оправок, реек, болтов, втулок, шестерней и других деталей.
  3. Показатель твердости до проведения термической обработки HB 10-1 = 217 Мпа.
  4. Температура критических точек определяет момент, при котором сталь 40Х начинает терять свои качества из-за термической обработки: c1= 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730, Ar1 = 693.
  5. При температуре отпуска 200 °С HB = 552.

Расшифровка стали 40Х говорит о том, что в составе материала находится 0,40% углерода и 1,5% хрома.

Скачать ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали 40Х»

Процесс закалки

Процесс обработки высокой температурой стали 40Х и иного сплава называют закалкой. Стоит учитывать, что нагрев выполняется до определенной температуры, которая была определена путем многочисленных испытаний. Время выдержки, после которого проводится охлаждение, а также другие моменты можно узнать из специальных таблиц. Провести нагрев в домашних условиях достаточно сложно, так как в рассматриваемом случае нужно достигнуть температуры около 800 градусов Цельсия.

Химический состав стали 40ХХимический состав стали 40Х

Химический состав стали 40Х

Результатом сильного нагрева и выдержки металла 40Х на протяжении определенного времени с последующим резким охлаждением в воде становится повышение твердости и уменьшение пластичности. При этом результат зависит от нижеприведенных показателей:

  1. скорости нагрева металла 40Х;
  2. времени выдержки;
  3. от скорости охлаждения.

При проведении работы в домашних условиях следует учитывать температуру обработки и время охлаждения.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпускаМеханические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

При выборе метода разогрева поверхности следует обратить внимание на ТВЧ. Этот метод более популярен, чем обычная объемная обработка по причине достижения необходимой температуры за более короткое время.

В домашних условиях ТВЧ используется крайне редко. После проведения работы при использовании ТВЧ повышается эксплуатационная прочность детали, что связано с появлением поверхностных сжимающих напряжений.

Провести закалку 40Х на примере изделия болта М24 можно следующим образом:

  1. разогревается электропечь;
  2. следует провести разогрев до 860 °C, для чего в некоторых случаях необходимо 40 минут;
  3. время, необходимое для аустенизации, после которого проводится охлаждение, составляет 10-15 минут. Равномерный желтый цвет изделия – признак правильного прохождения процесса закалки 40Х;
  4. завершающим этапом становится охлаждение в ванной с водой или другой жидкостью.

Определить самостоятельно момент, после которого следует охладить металл, в промышленных и домашних условиях невозможно. Именно поэтому по проведенным исследованиям было принято, что для нагрева металла в электропечах необходимо 1,5-2 минуты на один миллиметр, после чего структура может быть перегрета.

Определение твердости проводится по методу Роквелла. Улучшение, проведенное путем отпуска или закалки, можно измерить при помощи обозначения HRC. Стандартное обозначение HR, к которому проводится добавление буквы в соответствии с типом проведенного испытания. Обозначение HRC наиболее часто встречается, последняя буква означает использование алмазного конуса с углом 1200 при испытании.

Отпуск и нормализация

Отпуск проводится непосредственно сразу после завершения закалки, так как есть большая вероятность возникновения трещин в структуре. Разогревается изделие в этом случае до точки ниже критической, проводится выдерживание на протяжении определенного промежутка времени и выполняется охлаждение. Отпуск обеспечивает улучшение структуры, устраняет напряжение и повышает пластичность, устраняет хрупкость стали 40Х.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпускаМеханические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Различают три вида рассматриваемой термообработки:

  1. Низкий отпуск определяет разогрев поверхности до 250 °С с выдержкой и охлаждение на воздухе. Применяется для снятия напряжений и незначительного повышения пластичности практически без потери твердости. В случае конструкционного сплава применяется крайне редко.
  2. Средний отпуск позволяет нагревать изделие до 500 °С. В этом случае вязкость значительно повышается, а твердость снижается. Используют этот метод термообработки при получении пружин, рессор и некоторого инструмента.
  3. Высокий позволяет раскаливать деталь до 600 °С. В этом случае происходит распад мартенсита с образованием сорбита. Подобная структура представлена лучшим сочетанием прочности и пластичности. Также повышается показатель ударной вязкости. Используют этот метод термообработки для получения деталей, применяемых при ударных нагрузках.

Еще одним видом распространенной термообработки является нормализация. Зачастую нормализация проводится путем разогрева металла до верхней критической точки с последующей выдержкой и охлаждением в обычной среде, к примеру, на открытом воздухе. Проводят нормализацию для придания мелкозернистой структуры, что приводит к повышению пластичности и ударной вязкости.

Сталь марки 40ХН характеристики, применение, термообработка, расшифровка, плотность, закалка, отпуск, улучшение, аналоги, химический состав, свойства

Заменитель

  • Сталь 45ХН,
  • Сталь 50ХН,
  • Сталь 38ХГН,
  • Сталь 40Х,
  • Сталь 35ХГФ,
  • Сталь 40ХНР,
  • Сталь 40ХНМ,
  • Сталь 30ХГВТ.

Аналоги

Европа (EN)1.5711
Германия (DIN, EN)40NiCr6
США3140

Расшифровка

Согласно ГОСТ 4543-2016 наименование марок стали состоит из цифр и буквенного обозначения химических элементов:

  • Цифра 40 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода (С) в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 0,40%.
  • Буква Х указывает, что сталь легирована хромом, отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание хрома в стали до 1,5%.
  • Буква Н указывает, что сталь легирована никелем, отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание никеля в стали до 1,5%.
к содержанию ↑

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955 — 77.
  • Лист толстый ТУ 14-1-1930-77.
  • Полоса ГОСТ 103-76.
  • Поковка и кованая заготовка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
  • Валки ОСТ 24.013.21-85
  • Труба ОСТ 14-21-77.

Характеристики и применение [3]

Сталь 40ХН является хромо-никелевой конструкционной легированной сталью, относится к группе улучшаемой стали и к сталям повышенной прокаливаемости, т.е. прокаливающейся в деталях диаметром 50-75 мм.

Сталь данной марки относится к лучшим образцам конструкционной стали. Комбинация никеля с хромом позволяет применять сталь 40ХН для изготовления деталей ответственного назначения, например:

  • оси,
  • валы,
  • шатуны,
  • зубчатые колеса,
  • валы экскаваторов,
  • муфты,
  • валы-шестерни,
  • шпиндели,
  • болты,
  • рычаги,
  • штоки,
  • цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости.
  • Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Так как никель целиком растворяется в твердом растворе, он способствует более значительному увеличению твердости и прочности феррита, чем хром. Особенно важно, что упрочнение здесь сопровождается также увеличением пластичности. При одновременном присутствии в стали никеля и хрома достигается хорошее сочетание механических свойств (прочности и вязкости), а также большая прокаливаемость.

Сталь 40ХН широко применяется в нефтяном машиностроении для изготовления наиболее ответственных деталей, например:

  • особо нагруженных подъемных, трансмиссионных и промежуточных валов,
  • зубчатых соединительных муфт,
  • звездочек ценных передач буровых установок,
  • пластин и роликов втулочно-роликовых цепей,
  • осей талевых блоков,
  • стволов вертлюг,
  • защелок и осей элеваторов.

При применении стали хромо-никелевой стали необходимо иметь в виду, что она обладает склонностью к отпускной хрупкости особенно в интервале температур 450-550°C. Поэтому детали из этой стали следует после высокого отпуска охлаждать быстро (в воде или в масле). При в ведении в сталь 40ХН небольшого количества молибдена склонность к отпускной хрупкости понижается.

к содержанию ↑

Рекомендации по применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Марка
стали
Закалка + отпуск при
температуре, °С
Примерный
уровень
прочности, Н/мм
(кгс/мм2)
Температура
применения
не ниже,
°С
Использование в
толщине
не более, мм
40ХН5001000(100)-8050
к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ac1Ас3Аr3Аr1Mн
735768700660305

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

CSiMnСrNiPSCu
не более
0,36-0,440,17-0,370,50-0,800,45-0,751,00-1,400,0350,0350,30
к содержанию ↑

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Массовая доля элементов, %
CSiMnCrNiMoAlTiVВ
0,36-0,440,17-0,370,50-0,800,45-0,751,00-1,40

ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 (ГОСТ 4543-2016).

Рекомендуемые температуры закалки отожженной стали 40ХН при нагреве ТВЧ [1]

Марка
Стали
Температура нагрева в °C при скорости нагрева выше Ac1 град/сек
30-60100-200400-500
Продолжительность нагрева выше Ac1 сек
2-41,0-1,50,5-0,8
40ХН900-940°C920-960°C960-1020°C

Режим умягчающей обработки стали 40ХН [1]

Марка
Стали
ОперацияТемпература
нагрева
в °C
Условия охлаждения*
40ХНОтжиг800-82030-40° С/ч

Ориентировочные режимы термической обработки стали 40ХН [1]

Марка
Стали
Температура
нагрева
для закалки и нормализации в °C
Охлаждающая
среда
Температура
отпуска
в °C
Механические свойства
ТвердостьПредел
прочности
при
растяжении
σв
в кГ/мм2
δ в %
HBHRC
40ХН800-840Масло180-20045-501508
550-600255-28685-9514-16

ПРИМЕЧАНИЕ. Охлаждение с указанной скоростью до 500°C, а затем на воздухе.

к содержанию ↑

Ориентировочные режимы предварительной термической обработки стали 40ХН [2]

Марка
стали
Операция
термической
обработки
Температура,
°C
Способ
охлаждения
Твердость
HB
40ХННормализация840-860На воздухе207-255
Отжиг800-830Медленное187-241
к содержанию ↑

Механические свойства

ИсточникСостояние
поставки
Сечение,
мм
КППредел
текучести
σ0,2, МПа
Предел
прочности
при
растяжении
σв, МПа
Относительное
удлинение
после
разрыва
δ54), %
Относительное
сужение
ψ, %
KCU,
Дж/см2
Твердость
HB,
не более
не менее
ГОСТ
4543-71
Пруток.
Закалка с 820°С
в воде или масле;
отпуск при 500°С,
охл. в воде или масле
25785980114569
ГОСТ
8479-70
Поковка.
Нормализация
100-300315315570143534167-207
300-500123029167-207
500-800113029167-207
Поковка.
Закалка+отпуск
300-500345345590143849174-217
До 100395395615174559187-229
100-300154054
300-500133549
500-800113039
До 100440440635164559197-235
100-300144054
300-500133549
500-800113039
До 100490490655164559212-248
100-300134054
До 100540540685154559223-262
100-300134049
До 100590590735144559235-277
100-300134049
к содержанию ↑

Механические свойства проката в зависимости от сечения [2]

Сечение, ммПредел
текучести
σ0,2, МПа
Предел
прочности
при
растяжении
σв, МПа
Относительное
удлинение
после
разрыва
δ5, %
Относительное
сужение
ψ, %
Твердость HB
407809601858325
807309202054302
12071091050300

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 870-925°С; закалка с 790°С в масле; отпуск при 540°С.


к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп, °СПредел
текучести
σ0,2, МПа
Предел
прочности
при
растяжении
σв, МПа
Относительное
удлинение
после
разрыва
δ5, %
Относительное
сужение
ψ, %
KCU, Дж/см2Твердость HB
40012201370104132387
60010801160145146302
600760910206083241

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 820°С в масле.

к содержанию ↑

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °СПредел
прочности
при
растяжении
σв, МПа
Относительное
удлинение
после
разрыва
δ5, %
Относительное
сужение
ψ, %
Нормализация при 850°С
207901848
20075050
30069020
4005402565
5004802579
6003502785
Образец диаметром 6мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный.
Скорость деформирования 50мм/мин, скорость деформации 0,031/c
7002253692
8001305796
9009171100
10006275100
11004576100
120031100
к содержанию ↑

Предел выносливости

Характеристики прочностиσ-1, МПаτ-1, МПа
Предел
текучести
σ0,2=780 МПа; Предел
прочности
при
растяжении
σв=980 МПа;НВ 300-320
490294
Предел
текучести
σ0,2=690 МПа; Предел
прочности
при
растяжении
σв=880 МПа;НВ 270-300
441274
Предел
текучести
σ0,2=570 МПа; Предел
прочности
при
растяжении
σв=780 МПа;НВ 200-240
392235
Предел
прочности
при
растяжении
σв=790 МПа; нормализация; НВ 197
314-392(n=107)
к содержанию ↑

Ударная вязкость KCU

Состояние поставкиКСU, Дж/см2 при температуре, °С
+20-20-40-60
Поковка 200×30мм. Закалка+отпуск1161169380

ПРИМЕЧАНИЕ. σ4252,6/10000=103 МПа, σ4256/10000=138 МПа, σ4256,1/100000=69 МПа; σ5353,2/10000=21 МПа.

Технологические свойства

Температура ковки, °Сначала 1250, конца 830.
Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе,
сечения от 51 до 200 мм — охлаждение в мульде,
сечения с 201 до 300 мм — с печью.
СвариваемостьТрудносвариваемая. Способ сварки — РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резаниемKv тв.спл. = 1,0 и Kv б.ст. = 0,9 в горячекатанном состоянии при НВ 166-170 и Предел
прочности
при
растяжении
σв=690 МПа.
ФлокеночувствительностьПовышенно чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкостиСклонна
к содержанию ↑

Прокаливаемость

Полоса прокаливаемости для стали 40ХН после нормализации при 850°С и закалки с 820°С приведена на рисунке ниже.

Критический диаметр d после закалки в различных средах

Количество
мартенсита,%
Критическая
твердость
HRCэ
d, мм
после
закалки
в водев масле
5044-4760-11234-76
9050-5340-8618-56
к содержанию ↑

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь20100200300400
40ХН78207800777077407700

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка
стали
α*106, К-1 при температуре испытаний, °С
20-10020-20020-30020-400
40ХН11,812,313,414,0

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка
Стали
λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20100200300400500
40ХН4443413937

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка
Стали
При температуре
испытаний
20°С
40ХН200

Библиографический список

  1. И.С.Каменичный. Краткий справочник технолога термиста. 1963 г.
  2. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов: Справочник. 1982 г.
  3. Шрейбер Г.К., С.М.Перлин, Б.Ф.Шибряев. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. 1969 г.

Сталь марки 40Х13 характеристи, применение, термообработка, твердость, расшифровка, аналоги и заменители, механические и физические свойства

Заменитель

Сталь 30Х13

Аналоги

Европа (EN)1.4031
Германия (DIN)X38Cr13, X39Cr13, 40Cr13, 46Cr13
США (AISI)420
Великобритания (B.S.)420S45
Япония (JIS)SUS420J2
Франция (AFNOR NF)Z40C13
Швеция (SS)2304

Расшифровка

Цифра 40 указывает среднюю массовую долю углерода в стали сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х13 составляет 0,40%.

Буква Х указывает, что сталь легирована хромом (Cr), цифра 13 после буквы указывает, что средняя массовая доля хрома составляет 13%.


к содержанию ↑

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88
  • Калиброванный пругок ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75.
  • Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.
  • Проволока 18143-72.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Характериситики, свойства и применение

Сталь 40Х13 является хромистой коррозионностойкой (нержавеющей) сталью мартенситного класса и применяется для изготовления деталей работающие при температуре до 400-450°С, а также деталей, работающие в коррозионных средах, например:

  • режущий инструмент,
  • мерительный инструмент,
  • пружины для работы до 400-450&degC;,
  • карбюраторные иглы,
  • предметы домашнего обихода,
  • клапанные пластины компрессоров и другие детали

Cталь 40Х13 выплавляется в индукционных или дуговых печах. Сталь склонна к образованию горячих трещин при больших скоростях нагрева и охлаждения. При нагреве металл сажают в печь при температуре 500-540 °С, далее вместе с печью медленно нагревают до 830 °С. После выравнивания температуры по сечению можно вести ускоренный нагрев;

Cталь деформируется. Температура начала горячей деформации 1100°С, конца 850 °С. После деформации обязательно медленное охлаждение в стопе или песке;


к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ac1Ас3Аr1Mн
820870780270

Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)

CSiMnCrSРTiCuNi
не болеене более
0,36-0,450,80,812,0-14,00,0300,0250,20,300,6

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Номер маркиМассовая доля элементов, %
УглеродКремнийМарганецХромЖелезоСераФосфорКоррозионно-
стойкая
Не более
1-170,36-0,45Не более 0,80Не более 0,8012,00-14,00Осн.0,0250,030+

Термообработка

Рекомендуемые режимы термической обработки:

  • I — отжиг при 740-780 °С;
  • II — закалка с 1030-1100°С на воздухе или в масле, отпуск при 550-650 °С;
  • III — закалка с 1050-1100°С в масле, отпуск при 200-300 °С.

При проведении термической обработки следует учитывать возможность самопроизвольного растрескивания детали при длительном вылеживании, поэтому отпуск проводится сразу после закалки.


к содержанию ↑

Механические свойства

ГОСТСостояние поставкиСечение, ммσв, МПаδ5, %Твердость
не менее
ГОСТ 5949-75Пруток.Закалка с 1000-1050 °С в масле;
отпуск при 200-300 °С, охл. на воздухе или в масле
ОбразцыНе менее HRCэ 52
ГОСТ 18907-73Пруток:
шлифованный, обработанный
на заданную прочность
отожженный
1-30

Св.5

590-810

550
10

15

HB 143-229

ГОСТ 5582-75Лист горячекатаный или холоднокатаный;
отжиг или отпуск 740-800 °С
(образцы поперечные)
До 3,955015
ГОСТ 18143-72Проволока термообработанная 1-6590-88010
к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп, °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/см2Твердость HRCэ, НВ
20016201840121952
3501450171011222550
50013901680791951
700500780355971НВ 217

ПРИМЕЧАНИЕ: закалка с 1000 °С в масле.

к содержанию ↑

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °ССостояние поставкиσ0,2,
МПа
σв,
МПа
δ5,
%
ψ, %KCU,
Дж/см2
20
410
470
510
Закалка с 1030-1050°С на воздухе;
отпуск при 530°С, выдержка 2ч,
охл. на воздухе
1420
1310
960
980
1670
1360
1130
1070
6
7
12
12
34
36
45
49
11

6
20
200
300
400
500
600
Закалка с 1050°С на воздухе;
отпуск при 600 °С, выдержка 3ч.
890
810
710
670
470
255
1120
940
900
780
520
300
13
11
10
12
20
21
32
40
39
45
77
84
12
49
69
73
78
118
20
400
450
500
Закалка с 1050°С на воздухе;
отпуск при 650 °С, выдержка 3ч.
При 20°С НВ 277-286
710

540
930

640
540
14

15
18
42

44
67
24
93

132
800
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
Образец деформированный диаметром 6 мм и длиной 30 мм;
скорость деформирования 16 мм/мин;
скорость деформации 0,009 1/c
120
100
74
51
45
43
34
27
130
125
90
75
57
53
40
32
64
68
84
70
73
60
64
60
96
92
96
98
100
98
100
100







к содержанию ↑

Механические свойства при 20 °С в зависимости от тепловой выдержки

ТермообработкаТепловая выдержкаσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/см2
t, °Сτ, ч
Закалка с 1050 °С в масле; отпуск:Без тепловой выдержки9401140134821
550 °С, 10ч.4701000
3000
870
900
1080
1080
11
13
43
42

23
600 °С, 3ч.Без тепловой выдержки8901120133211
4505000
10000
820
840
1080
1000
12
13
28-31
25-33

530 °С, 6ч.470500
1000
5000
930
880
750
1100
1060
990
13
14
14
47
46
37
15

22

ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ-1 = 370 МПа при σв=880 МПа, HB 270.

к содержанию ↑

Ударная вязкость KCU

Состояние поставкиKCU, Дж/см2
при температуре, °С
+20-78
Пруток диаметром 55 мм547

Технологические свойства

Температура
ковки, °С
Начала 1200,
конца 850.
Сечения до 200 мм
подвергаются
низкотемпературному
отжигу.
СвариваемостьНе применяется
для сварных
конструкций.
Обрабатываемость
резанием
Kv тв.спл. = 0,6 и Kv б.ст. = 0,4
в закаленном и
отпущенном
состоянии
при НВ 340 и σв=730 МПа.

Коррозионная стойкость

СредаТемпература, °СДлительность
испытания, ч
Глубина
коррозии, мм/год
H2SO4
(концентрированная)
207200,01
H2SO4
(63,4%-ный раствор)
40245,27
Аммиак (24%-ный)207200,0032

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии

Группа
стойкости
БаллЭрозионная
стойкость по
отношению
к стали
12X18h20T
Материал
(Хромистая
нержавеющая
сталь)
Стойкая30,25-0,7540X13

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

к содержанию ↑

Жаростойкость

Cтойкая при длительном сроке службы с температурой до 600-650°С

Примерное назначение (ГОСТ 5632-2014)

Номер маркиНазначениеПримечание
1-18Режущий,
мерительный и
хирургический инструмент,
пружины,
карбюраторные иглы,
предметы домашнего обихода,
клапанные пластины компрессоров
Сталь применяется после
закалки и низкого отпуска
со шлифованной и
полированной поверхностью,
обладает повышенной твердостью

Твердость HRC (ГОСТ 5949-2014)

Номер маркиРекомендуемый режим
термической обработки
заготовок для
изготовления образцов
Твердость HRC,
не менее
1-18Закалка с температуры (1000-1050)°С,
охлаждение в масле,
отпуск при температуре (200-300) °С,
охлаждение на воздухе или в масле
50

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь20°С100°С200°С300°С400°С500°С600°С700°С800°С
40Х13765076307600757075407510748074507420

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка сталиα*106, К-1 при температуре испытаний, °С
20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-800
40X1310,711,511,912,212,512,813,013,2

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Сталиλ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
40Х1325262728292929282829

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Марка сталиc, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-80020-90020-1000
40X13452477502528553678620666691

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

марка сталиρ нОм*м, при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700
40X1378683089095099810461122

Сталь марки 40ХН2МА характеристики, применение, расшифровка, химический состав, термообработка,механические свойства, аналоги, твердость, сварка

  • Заменители
  • Аналоги
  • Расшифровка
  • Вид поставки
  • Характеристики и применение
  • Температура критических точек, °С
  • Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
  • Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
  • Применение стали 40ХН2МА для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
  • Применение стали для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)
  • Рекомендации по применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)
  • Режимы термической обработки изделий из стали 40ХН2МА [1]
  • Режимы азотирования стали 40Х2Н2МА [1]
  • Зависимость твердости закаленной стали 40Х2Н2МА от температуры отпуска [2]
  • Твердость HB (ГОСТ 4543-2016)
  • Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 4543-2016)
  • Механические свойства
  • Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
  • Механические свойства при повышенных температурах
  • Предел выносливости
  • Ударная вязкость KCU
  • Механические свойства в зависимости от сечения
  • Технологические свойства
  • Прокаливаемость
  • Критический диаметр d
  • Коррозионная стойкость
  • Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С
  • Коэффициент линейного расширения α*106, К-1
  • Удельное электросопротивление ρ нОм*м
  • Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)
  • Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)
  • Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа
  • Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа
  • Библиографический список
  • Узнать еще

Заменители

  • Сталь 40ХГТ,
  • Сталь 40ХГР,
  • Сталь 30Х3МФ,
  • Сталь 45ХН2МФА.

Аналоги

Европа (EN)40NiCrMo4KD
Германия (DIN, EN)36CrNiMo4 (1.6511)
США (UNS)G 43400(4340)
Великобритания (B.S., EN)36CrNiMo4 (817M307)
Япония (JIS)SNCM439 (SNCM8)
Франция (AFNOR; EN)36CrNiMo4

Расшифровка

Согласно ГОСТ 4543-2016 наименование марок стали состоит из цифр и буквенного обозначения химических элементов:

  • Цифра 40 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода (С) в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 0,40%.
  • Буква Х указывает, что сталь легирована хромом, отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание хрома в стали до 1,5%.
  • Буква Н указывает, что сталь легирована никелем, цифра 2 после буквы указывает, что содержание никеля в стали до 2%.
  • Буква М указывает, что сталь легирована молибденом, отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание молибдена в стали до 1,5%.
  • Буква А в конце маркировки указывает, что сталь является высококачественной, т.е. сталь с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.
к содержанию ↑

Вид поставки

  • сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
  • Валки ОСТ 24.013.04-83, ОСТ 24.013.20-85.
  • Полоса ГОСТ 103-76.

Характеристики и применение

Сталь 40ХН2МА (старое обозначение 40ХНМА) является хромо-никель-молибденовой конструкционной легированной сталью. Сталь выплавляется в открытых электропечах и методом электрошлакового переплава. Обладает малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

Сталь хорошо деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 1180-800°C.

Данную сталь применяют для изготовления следующих деталей:

  • коленчатые валы,
  • клапаны,
  • шатуны,
  • крышки шатунов,
  • ответственные болты,
  • шестерни,
  • кулачковые муфты,
  • диски и другие тяжелонагруженные детали.
  • Валки для холодной прокатки металлов.

В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности сталь 40ХН2МА применяется для изготовления следующих деталей:

  • замков и переводников для бурильных труб и электробуров
  • осей блоков и кронблоков
  • стволов и траверс пластинчатых крюков
  • переводников вертлюг
  • шайб шарошечных коронок колонковых долот
  • шатунных болтов и т.д.
к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ас1Ас3Аr3Ar1Мн
730820550380320

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

CMnSiCrNiМоPSCu
не более
0,37-0,440,50-0,800,17-0,370,60-0,901,25-1,650,15-0,250,0250,0250,30
к содержанию ↑

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Массовая доля элементов, %
CSiMnCrNiMoAlTiVВ
0,37-0,440,17-0,370,50-0,800,60-0,901,25-1,650,15-0,25

ПРИМЕЧАНИЕ:

  • Суммарная массовая доля молибдена и вольфрама, пересчитанного на молибден, из расчета: три весовые части вольфрама заменяют одну весовую часть молибдена, должна соответствовать указанному в настоящей таблице.
  • Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 (ГОСТ 4543-2016).
к содержанию ↑

Применение стали 40ХН2МА для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Марка
стали
НД на
поставку
Температура
рабочей
среды (стенки), °С
Дополнительные
указания по
применению
40ХН2МА
ГОСТ 4543
Сортовой прокат
ГОСТ 4543.
Поковки
ГОСТ 8479
От -50 до 450Для несварных узлов арматуры
высокого давления. Предел
применения по отрицательной
температуре может быть расширен
до минус 60°С при обеспечении
ударной вязкости при рабочей
температуре:
KCU-60≥300 кДж/м2
(3,0 кгс*м/см2) или
KCU-60≥250 кДж/м2
(2,5 кгс*м/см2)
к содержанию ↑

Применение стали для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка сталиНД на
поставку
Температура
рабочей
среды, °С
Дополнительные
указания по
применению
40ХН2МА
ГОСТ 4543
Сортовой
прокат ГОСТ
4543, ГОСТ 1051
От -40 до 450Применяется для
высоконагруженных
деталей после
улучшающей
термообработки (закалка
и высокий отпуск).
Предел применения
может быть расширен до
минус 60°C при
обеспечении ударной
вязкости при рабочей
температуре:
KCU≥300 кДж/м2
(3,0 кгс*м/см2) или
KCV≥250 кДж/м2
(2,5 кгс*м/см2)
к содержанию ↑

Рекомендации по применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Марка
стали
Закалка + отпуск при
температуре, °С
Примерный
уровень
прочности, Н/мм
(кгс/мм2)
Температура
применения
не ниже,
°С
Использование в
толщине
не более, мм
40ХН2МА580-6001100(110)-8070
к содержанию ↑

Режимы термической обработки изделий из стали 40ХН2МА [1]

Предварительная термическая обработка: нормализация при 900±20°C и высокий отпуск при 670±15°C (HB dотп≥3,7 мм).

Окончательная термическая обработка: закалка с 850±10°C в масле, отпуск при 600-650°C, охлаждение в масле или воде (HB dотп = 3,65-3,35 мм) или отпуск при 500-600°C, охлаждение в масле или воде (HB dотп = 3,45-3,2 мм)

Прокаливаемость d до 50 мм.

Режимы азотирования стали 40Х2Н2МА [1]

Способ
азотирования
Режим
предварительной
термической
обработки
НВ
(dотп)
мм
Режим
азотирования
Глубина
слоя, мм
HV
азотированной
поверхности
кгc/мм2
температура
°С
время,
час
степень
диссоциации
аммиака, %
ГазовоеЗакалка с 850±10°С в масле,
отпуск при 570-670°С,
охлаждение в воде или масле
3,55-3,3052050-6020-400,5-0,6≥500
510
+
550
25

35

20-40

40-60

0,5-0,7

≥500

ЖидкостноеТо же3,55-3,305604-60,25≥550
к содержанию ↑

Зависимость твердости закаленной стали 40Х2Н2МА от температуры отпуска [2]

Температура
отпуска, °C
Твердость НВ,
не более
Примечание
200525Закалка
с 850°C
в масле
300475
400420
500350
600275

Твердость HB (ГОСТ 4543-2016)

Марка
стали
Твердость НВ,
не более
40Х2Н2МА269

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 4543-2016)

Режим
термической
обработки
Механические
свойства,
не менее
Размер
сечения
заготовок
для термической
обработки
(диаметр круга
или сторона
квадрата), мм
ЗакалкаОтпускПредел
текучести
σт, Н/мм2
Временное
сопротивление
σв, Н/мм2
ОтносительноеУдарная
вязкость
KCU, Дж/см2
Температура, °ССреда
охлаждения
Температура, °ССреда
охлаждения
удлинение
δт,%
сужение
ψ, %
1-й закалки
или нормализации
2-й закалки
850Масло620Вода или
масло
1)930108012507825
2)83598012559825

ПРИМЕЧАНИЕ. Механические свойства металлопродукции, определяемые при температуре 20°С(-10/+15) на продольных термически обработанных образцах или образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок.

к содержанию ↑

Механические свойства

ГостСостояние поставкиСечение, ммКПσ0,2, МПаσв, МПаδ, %ψ, %KCU, Дж/см2Твердость НВ,
не более
не менее
ГОСТ 4543-71Пруток.
Закалка с 850 °С в масле;
отпуск при 620 °С,
охл. в воде
259301080125078
ГОСТ 4543-71Пруток.
Закалка с 850 °С в масле;
отпуск при 620 °С,
охл. в масле
25835980125598
ГОСТ 8479-70Поковка.
Закалка + отпуск
500-800440440635113039197-235
300-500490490655123549212-248
500-800113039
100-300540540685134049223-262
300-500123344
100-300590590735134049235-277
300-500123544
500-800103039
100-300640640783123849248-293
300-500113344
100-300685685835123849262-311
До 100735735880134059277-321
100-300123549
До 100785785930124059293-331
100-300113549
к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

toтп, °Cσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %КСU, Дж/см2Твердость НВ
20016001750105059525
30014701600105049475
40012401370125259420
50010801180155988350
6008609602062147275

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 850 °С в масле.

к содержанию ↑

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °Cσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %КСU, Дж/см2
Закалка с 850 «С в масле; отпуск при 580 ’С
209501070165878
25083010101347109
400770950176384
500680700188054
Образец диаметром 5 мм, длиной 25 мм, прокатанный.
Скорость деформирования 2 мм/мин;
скорость деформации 0,001 1/с
7001851732
800896690
900506990
1000357590
1100247290
1200146290
к содержанию ↑

Предел выносливости

Сечение, ммТермообработкаσ-1, МПаτ0,2, МПа
100Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 580 °С; σв = 880 МПа447274
400Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 610 °С;
σв = 790 МПа; σ0,2 = 880 МПа,
σв = 1080 МПа
392235
519 (n = 106)

Ударная вязкость KCU

ТермообработкаКСU, Дж/см2, при температуре, °С
+20-40-60
Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 580 °С1039359

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, ммМесто
вырезки
образца
σ0,2, МПаσв, МПаδ5, %ψ, %КСU, Дж/см2Твердость НRCэ
Пруток. Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 620 °С
40Ц8801030145711833
60Ц830980166012732
801/2R730880176112729
1001/2R670850196112726
1201/3R630830206212725
Пруток. Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 540-660 °С
До 16Ц10001200-1400990
16-40Ц9001100-13001050
40-100Ц8001000-12001160
100-160Ц700900-11001260
160-250Ц650850-10001260
к содержанию ↑

Технологические свойства

Температура ковки, °СНачала 1220, конца 800.
Сечения до 80 мм —
отжиг с перекристаллизацией,
два переохлаждения,
отпуск.
СвариваемостьТрудносвариваемая.
Способ сварки — РДС.
Необходим подогрев и
последующая термообработка.
Обрабатываемость резаниемKv тв.спл = 0,4 и Kv б.ст = 0,7
в горячекатаном состоянии
при НВ 228-235
и σв = 560 МПа.
Склонность к отпускной хрупкостиНе склонна.
ФлокеночувствительностьЧувствительна.
к содержанию ↑

Прокаливаемость

Твердость HRСэ,
на расстоянии от торца, мм
(закалка с 840 °С)
1,5369121521273342
49-59,543,5-6050-6050-59,549-5948-5845-5641,5-5341-50,536,5-48,5

Критический диаметр d

Количество
мартенсита, %
Критическая
твердость, HRCэ
d, мм,
при закалке
в водев масле
5044-47153114
9049-53137-150100-114

Коррозионная стойкость

СредаТемпература, °СГлубина, мм/год
Вода3000,05-0,1

ПРИМЕЧАНИЕ, σ4551/10000 = 686 МПа; σ4551/1000 = 137 МПа; σ5901/10000 = 13 МПа; σ5901/1000 = 29 МПа.

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь20
40ХН2МА7850

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка сталиα*106, К-1 при температуре испытаний, °С
20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-80020-90020-1000
40ХН2МА11,612,112,713,213,613,9

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

марка сталиρ нОм*м, при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
40ХН2МА331

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Марка сталиc, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-10020-20020-30020-40020-50020-60020-70020-80020-90020-1000
40ХН2МА490506522536565

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Сталиλ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
40ХН2МА393837373533312927

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка СталиПри температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
40ХН2МА215211201190177173

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка сталиПри температуре испытаний, °С
20100200300400500600700800900
40ХН2МА848177736866

Библиографический список

  1. Скляров Н.М. Конструкционные стали. 1975 г.
  2. Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов: Справочник. 1982 г.

Сталь 45Х характеристики, применение, расшифровка, заменители, механические и физические свойства

Аналоги и заменители

  • 40Х
  • 50X
  • 45ХЦ
  • 40ГХТ
  • 40ХФ
  • 40Х2АФЕ

Вид поставки

Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, 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—81, ГОСТ 19903-74.

Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Назначение и применение

Сталь 45Х является конструкционной углеродистой легированной сталью перлитного класса. Из стали 45Х изготавливают детали к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости, прочности и работающие при незначительных ударных нагрузках:

  1. валы,
  2. шестерни,
  3. оси,
  4. болты,
  5. шатуны и другие детали.

Кроме перечисленного сталь 45Х применяется для изготовления нагруженных валов, штоков насосов и задвижек, работающих при температуре не выше 450 °С в некоррозионной среде, для высоконагруженных болтов и шпилек, для валов центробежных насосов.

Часто детали нефтепромыслового оборудования из стали 45Х (например, цилиндрическая поверхность на рабочем участке штоков поршня грязевых насосов, вылы, звездочки и зубчатые колеса буровых установок, пальцы шарниров и т.д.) подвергаются закалке с нагревом токами высокой частоты.

к содержанию ↑

Расшифровка стали 45Х

Цифра 45 означает, что содержание углерода в стали составляет 0,45%.

Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

СSiMnCrNiCuSP
не более
0,41-0,490,17-0,370,5-0,80,8-1,10,300,300,0350,035

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка сталиМассовая доля элементов, %
СSiMnCrNiMoAlTiVB
0,41-0,490,17-0,370,50-0,800,80-1,10

ПРИМЕЧАНИЕ: знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если не указано иное (см. ГОСТ 4543-2016).

к содержанию ↑

Твердость (ГОСТ 4543-2016)

  1. Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенной (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице
    Марка сталиТвердость HB, не более
    45Х229

    ПРИМЕЧАНИЕ
    Твердость калиброванной металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), может быть на 15 НВ более указанной в таблице выше.

  2. Твердость горячекатаной и кованой металлопродукции, поставляемой без термической обработки, не нормируют и не контролируют.
  3. Твердость калиброванной металлопродукции и металлопродукции со специальной отделкой поверхности диаметром или толщиной свыше 5 мм, поставляемой в нагартованном состоянии (НГ), должна быть не более 269 НВ.
к содержанию ↑

Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)

Марка сталиРежим термической обработкиМеханические свойства, не менееРазмер сечения
заготовок для
термической обработки
(диаметр круга или
сторона квадрата), мм
ЗакалкаОтпускПредел текучести σт, Н/мм2Временное сопротивление σв, Н/мм2ОтносительноеУдарная вязкость КС U, Дж/см2
Температура, °ССреда охлажде-
ния
Темпера-
тура, °С
Среда
охлаждения
удлинение δ,%сужение Ψ, %
1-й
закалки
или нор-
мализации
2-й за-
калки
45Х840Масло520Вода или масло83510309454925
к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ас1Ас3Аr3Аr1Mн
735770690660355

Механические свойства

закалка+отпуск500-800395345590123339174-217

ГОСТСостояние поставки, режим термообработкиСечение, ммКПσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %Ψ, %KCU, Дж/см2Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 4543-71Пруток. Закалка с 840 °С в масле; отпуск при 520 °С, охл. в воде или в масле25830103094549
ГОСТ 8479-70Поковка:
нормализацияДо 100315315570173839167-207
300-500315570123029167-207
500-800315570113029167-207
закалка+отпуск500-800315315570113029156-197
нормализацияДо 100345345590184559174-217
100-300345590174054174-217
300-500345590143849174-217
100-300395615154054187-229
300-500395615133549187-229
100-300440440635144054197-235
300-500440635133549197-235
До 100490490655164559212-248
100-300490655134054212-248
100-300540540685134049223-262
До 100590590735144559235-277
До 100640640785134259248-293
к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °Сσ0,2, МПаσв, МПаδ5, %Ψ, %Твердость HB
Пруток диаметром 25 мм; закалка с 830 °С в масле
300149017101027500
400127014901237450
500113012401750375
60088010302160300
Пруток диаметром 50 мм; закалка с 820 °С в масле
400127014901237450
500113012401750375
60088010302160300
к содержанию ↑

Предел выносливости

Характеристики прочностиσ-1, МПаn
σв = 980 МПа; σ0,2 = 830 МПа; HB 285343
σв = 980 МПа; σ0,2 = 550 МПа; HB 217380
σв = 1590 МПа774106
σв = 1150 МПа5885 * 106

Примечание: σ4501/1000 = 88 МПа

Ударная вязкость KCU

KCU, Дж/см2, при температуре, °С
+20-40-80
555139

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 780. Заготовки сечением до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм — в мульде.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,20 и Kv б.ст = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв = 610 МПа.

Флокеночувствительность — чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Свариваемость

Сталь 45Х относится к трудносвариваемым. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Критический диаметр d

Количество мартенсита, %d, мм, после закалки
в водев масле
5033-6021-36
9520-3812-14

Физические свойства

Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С
Сталь20 °С
45Х7820
Коэффициент линейного расширения α*106, К-1, при температуре испытаний, °С
Сталь20-10020-20020-300
45Х12,813,013,7
Коэффициент линейного расширения α*106, К-1 (ПНАЭ Г-7-002-86)
СтальТемпература, К(°С)
323 (50)373 (100)423 (150)473 (200)523 (250)573 (300)623 (350)673 (400)723 (450)773 (500)823 (550)873 (600)
45Х11,511,912,212,512,813,113,413,613,814,014,214,4
Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
Сталь20 °С
45Х206
Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С
Сталь20 °С
45Х78

Механические свойства

Добавление никеля к меди улучшает прочность и долговечность сплава. Механические свойства медно-никелевых сплавов демонстрируют сочетание хорошей прочности на разрыв и отличной пластичности при отжиге. Как твердые растворы сплавы 90-10 и 70-30 не подвергаются старению. Более высокие прочность на разрыв и твердость могут быть получены только при холодной обработке сплавов. В то время как трубки 90-10 Cu-Ni могут иметь предел текучести 100-160 Н / мм 2 при поставке в отожженном состоянии, обычно это может быть 345-485 Н / мм 2 в вытянутом состоянии.

Системы сплавов Cu-Ni-Al, упрочненных старением, и системы сплавов Cu-Ni-Sn, упрочненных спинодальным способом, способны обеспечить высокую прочность, сопоставимую с прочностью углеродистой стали.

Типичные механические свойства медно-никелевых сплавов после отжига приведены в , Таблица 1 . Минимальные механические свойства для 90-10 Cu-Ni (CW 352H), основанные на стандартах Euronorm, указаны в , Таблица 2 . Минимальные механические свойства для 90-10 Cu-Ni (C70600), основанные на стандартах ASTM, указаны в Таблица 3 .Минимальные механические свойства для 70-30 Cu-Ni (CW 354H), основанные на стандартах Euronorm, указаны в , Таблица 4 . Минимальные механические свойства для 70-30 Cu-Ni (C71500), основанные на стандартах ASTM, указаны в Таблица 5 .

Примечание. Следующие данные предназначены только для ознакомления. Пожалуйста, проверьте значения для текущих проектных спецификаций.

Таблица 1. Типичные механические свойства медно-никелевых сплавов
Сплав EN Нет или другая идентификация UNS № 0.2% Пробная прочность Н / мм 2 Предел прочности при растяжении Н / мм 2 Относительное удлинение% Твердость HV

Cu-Ni

CW352H

CW353H (только трубка)

CW354H

C70600

C71640

C71500

100-350

150 мин

130-450

290-420

420мин

350-520

12-40

30 минут

12-35

80-160

110

90–190

Cu-Ni-Cr

Def Stan 02-824 Часть 1

C72200

300 мин

110 мин

480 мин

310 мин

18 мин.

Cu-Ni-Al

Cu-15Ni-3Al

555-630

770-850

12 мин

229-240

Cu-Ni-Sn

Cu-15Cr-8Sn

C72900

620-1030

825-1100

2-15

272-354

Источник: Медные сплавы для морской среды; Публикация CDA №206; Декабрь 2012 г .; Таблица 10
Таблица 2. Минимальные механические свойства для 90-10 Cu-Ni (CW 352H) в соответствии со стандартами Euronorm
Форма Состояние Толщина t * Прочность на растяжение 0,2% Прочность Удлинение Твердость
мм Н / мм 2 Н / мм 2 % HV

Трубы

EN 12449: 1999

R290 20 макс 290 90 30
H075 20 макс 75-110
R310 6 макс 310 220 12
ч205 6 макс 105
R480 4 макс 480 400 8
х 250 4 макс 150

Лист / плита

EN 1652: 1997

R300 0.3-15 300 (100) 20 для t <и = 2,5

30 для t> 2,5 мм

H070 0,3-15 70-120
R320 0,3-15 320 (200) 15 для> 2,5 мм t
ч200 0.3-15 100

Пластина для сосудов под давлением, теплообменников

EN 1653: (1997)

R270 2,5-125 270 100 30 (85)
R280 более 10 280 110 20 (85)
R300 2.5-10 300 120 25 (90)
R320 2,5-60 320 200 15 (110)
R350 10-40 350 250 14 (120)

Цифры в скобках не являются требованиями, а приведены только для информации.
1 Н / мм 2 соответствует 1 МПа
* Для труб t = толщина стенки

Таблица 3. Минимальные механические свойства для 90-10 Cu-Ni (C70600) в соответствии со стандартами ASTM
Форма Характер Прочность на растяжение Предел текучести Удлинение на 50 мм Твердость
Стандартный Бывшая МПа (Н / мм 2 ) МПа (Н / мм 2 )% Роквелл B
Бесшовные трубы конденсатора B111M-98 O61 Отожженный 275 105
H55 Свет нарисованный 310 240
Листовая полоса и прокатный пруток B122 / 122M-95 M20 Горячекатаный 275-425
H01 Четверть твердый 350-460 51-78
H02 Полутвердый 400-495 66-81
H04 Жесткий 490-570 76-86
H06 Экстра жесткий 505-585 80-88
H08 Пружина 540-605 83-91
Пластина и лист для сосудов высокого давления, конденсаторов и теплообменников B171M-96 M20 и 025 (80 мм и меньше) 275 105 30
(> 60-140 мм) 275 105 30
1 Н / мм 2 соответствует 1 МПа
Таблица 4. Минимальные механические свойства для Cu-Ni 70-30 (CW 354H) в соответствии со стандартами Euronorm
Форма Состояние Толщина t * Прочность на растяжение 0,2% Прочность Удлинение Твердость
мм Н / мм 2 Н / мм 2 % HV

Трубка

EN 12449: 1999

R370 10 макс 370 120 35
H085 10 макс 85-120
R480 5 макс 480 300 12
h235 5 макс 135

Лист / плита

EN 1652: 1997

R350 0.3-15 350-420 (120) 35 для t> 2,5 мм
H080 0,3-15 80-120
R410 0,3-15 410 (300) 14 для t> 2,5 мм
h210 0,3-15 110

Толстая плита для сосудов под давлением

EN 1653: 1997

R320 2.5-125 320 120 30 (100)
R410 10-40 410 300 14 (140)

Цифры в скобках не являются требованиями, а приведены только для информации.
1 Н / мм 2 соответствует 1 МПа
* Для труб t = толщина стенки

Таблица 5. Минимальные механические свойства для Cu-Ni 70-30 (C71500) в соответствии со стандартами ASTM
Форма> Характер Прочность на растяжение Предел текучести Удлинение на 50 мм Твердость
Стандартный Бывшая МПа (Н / мм 2 ) МПа (Н / мм 2 )% Роквелл B
Бесшовные трубы конденсатора B111M-98 O61 Отожженный 360 125
HR50 (до 1.21мм стенка) Тянутая, снятая напряжением 495 345 12
HR50 (толщина стенки более 1,21 мм) Тянутая, снятая напряжением 495 345 15
Листовая полоса и прокатный пруток B122 / 122M-95 M20 Горячекатаный 310-450
H01 Четверть твердый 400-495 67-81
H02 Полутвердый 455-550 76-85
H04 Жесткий 515-605 83-89
H06 Экстра жесткий 550-635 85-91
H08 Пружина 580-650 87-91
Пластина и лист для сосудов высокого давления, конденсаторов и теплообменников B171M-96 M20 и 025 (80 мм и меньше) 345 140 30
(> 60-140 мм) 310 125 30
1 Н / мм 2 соответствует 1 МПа

Список литературы

  1. Технические характеристики сплавов 90/10 и 70/30, Публикация TN 31, , CDA UK, ,
  2. Усталость тонкостенных труб из медного сплава CuNi10, кораблей и морских сооружений, Сорен Хайде Ламбертсен, Ларс Дамкилде и Майкл С.Джепсен, Суда и морские сооружения , Vol. 11, 1, pp 1-6, , DOI: 10.1080 / 17445302.2014.992609, ,
  3. Улучшение характеристик спинодальных сплавов медь-никель-олово, W.Раймонд Крибб, Майкл Дж. Гедеон и Фриц К. Гренсинг, Современные материалы и процессы , Vol. 171, 9, , ASM, ,
  4. Разработка сверхпрочных медных сплавов, стойких к водородной хрупкости и коррозионному растрескиванию под напряжением. C.Д.С. Так, , Ежегодная конференция и выставка «Коррозия / 2005 г.», Хьюстон, © NACE, ,
,

Api 5l X52 Механические свойства

api 5l x52 механические свойства

1. Краткое введение.

ТРУБА ИЗ УГЛЕРОДНОЙ СТАЛИ

Внешний диаметр

Допуск внешнего диаметра

WT

Допуск по толщине

21,39 0.03

0,6—30 мм

± 0,02

Длина

2—12 м, в соответствии с требованиями заказчика

Международный стандарт

ISO9001-2000

Стандарт

ASTM A53 / BS 1387-1985, API5L / ASTMA106 и т. Д.

Материал

Gr.B, X42-X70, St35-St52 и т. Д.

Категория продукта

Маталлургия, минеральное сырье и энергия

Технология

Сварной

Упаковка

В связках или по запросу клиентов

Использование

1 Для подачи жидкости низкого давления, такой как вода, газ и масло

2 Для строительства, например.g теплица

Основной рынок

Ближний Восток, Африка, Северная и Южная Америка, Восточная и Западная Европа,

Южная и

Юго-Восточная Азия, Австралия

Код HS

73063090

Производительность

12000тонн / месяц

Доступная технология обработки

Нарезание резьбы, муфта и пластиковые крышки защищены

Примечания

) Срок оплаты: T / T

2) Условия торговли: FOB / CFR / CIF

3) Минимальное количество заказа: 10 МТ

4) Срок поставки: от 10 до 30 дней

2.Химический состав

Уровень качества

Марка стали

C≤

Mn≤

P≤

S≤

9 PSL1

A25

0,21

0,60

0,030

0,030

A

0.22

0,90

0,030

0,030

B

0,28

1,20

0,030

0,03076

0,28

1,30

0,030

0,030

X46, X52, X56

0.28

1,40

0,030

0,030

X60, X65, X70

0,28

1,40

0,030

PSL2

B

0,24

1,20

0,025

0,015

X42

0.24

1,30

0,025

0,015

X46, X52, X56

0,24

1,40

0,025

0

X60, X65, X70, X80

0,24

1,40

0,025

0,015

3.Витрина для неизолированных труб:

СТАЛЬНАЯ ТРУБА ERW:

SSAW STEEL PIPE

SEAMLESS 0003 SEAMLESS 0005 ,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *