Сталь 40х механические свойства: Характеристики и состав стали марки 40х

alexxlab | 08.06.2023 | 0 | Разное

Содержание

Сталь 40Х: аналоги, свойства, характеристики

Характеристика стали 40Х

Низколегированный сплав из группы конструкционных сталей. Производится в виде различных профилей горячекатаного и калиброванного сортового проката и бесшовного трубного проката. А также поковок и крепежных элементов. Может подвергаться термической и химико-термической дополнительной обработке.

Химические свойства

Хромосодержащий железоуглеродистый сплав. Ферромарганец и ферросилиций с массовой долей соответственно 0,17…0,37 и 0,5…0,8% одновременно выступают раскислителями стального сплава и микролегирующими элементами. Но на основные антикоррозионные и прочностные качества стали 40Х влияет введение хрома около 1 %.

При обеспечении нормативных механических свойств, ГОСТ 4543-71 допускает незначительные отклонения по массовой доле основных компонентов: углерод (С) – ± 0,01%, а кремний (Si), марганец (Mn), хром (Cr) – ± 0,02%.

Химический состав стали 40Х в процентном соотношении по ГОСТ 4543-71

0,36-0,44

0,17-0,37

0,50-0,80

до 0,30

до 0,035

0,80-1,10

до 0,30

до 0,08

̴ 96

Приблизительный состав сплава

Физико-механические свойства стали 40х

Низколегированная сталь 40Х характеризуется высокой механической прочностью и довольно хорошей стойкостью к коррозии. При нарушении технологии обработки резаньем и механической инструментальной оснасткой может проявлять склонность к трещинообразованию.

В термообработанном состоянии демонстрирует высокую износостойкость и твердость поверхности. Умеренно чувствительна к деформационному старению.

Является трудно свариваемым сплавом. Очень склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительна. Правильно подобранный режим термической обработки позволяет понизить содержание водорода в металле и тем самым минимизирует образование флокенов.

Физико-механические свойства нормализованной стали 40Х по ГОСТ 8479-70

Марка стали

Толщина сечения, мм

σв, МПа

σ0.2, МПа

δ5, %

Ψ, %

KCU, Дж/см²

HB, МПа

40Х

до 100

570

315

174…217

100…300

570

315

167…207

Применение

Стальной сплав 40Х массово используется для дисков, роторов, поршней крестовин рабочих валов, осей и валов паровых и гидравлических турбин. Также он востребован при производстве бесшовных труб разного сечения и многочисленных крепежных элементов паровых котлов и водогрейных установок.

Довольно часто ее применяют в машиностроении для изготовления:

зубчатых колес;
футорок и резьбовых втулок;

фитингов с накатаной резьбой;
гаек, плоских подкладных и сферических шайб;
пинолей, бортштанг, реечных направляющих;
валов, поршней, полуосей;
колец и кулачков.

Аналоги стали 40Х в международной практике

Болгария	37Cr4, 41Cr4
ЕС	37Cr4KD, 41CrS4
КНР	40Cr, 45Cr, ML40Cr
США	5135, 5140H, G51350, H51350
Чехия	14140
Франция	37Cr4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4TS
Япония	SCr435, SCr440, SCr440H

Сталь 40Х / Auremo

ВСт6пс ВСт5сп ВСт3кп ВСт4кп ВСт6сп ВСт2кп Вст4пс Ст0 ВСт2пс ВСт3пс ВСт5пс ВСт2сп ВСт3сп 18К 08пс 10пс 15К 18кп 20пс 35 55 05кп 08Ю 15кп 20 (20А) 22К 40 58 (55ПП) 08 10 (ст 10) 12К 15пс 20К 25 45 60 08кп 10кп 15 16К 20кп 30 50 0сВ 60С2 60С2ХА 50ХФА 60С2А 60С2ХФА 65С2ВА 85 55ХГР 65 70С3А 55С2 60Г 60С2Н2А 65Г 70 75 ШХ15 ШХ15СГ ШХ4 А12 А20 А40Г А30 10ХНДП 14Г2АФ 15Г2АФДпс 17ГС 18Г2АФпс 09Г2 10Г2БД 10ХСНД 12ГС 15Г2СФД 16ГС 35ГС 14ХГС 15ХСНД 20ХГ2Ц 09Г2С 10Г2С1 14Г2 16Г2АФ 17Г1С 25Г2С 10Г2 14Х2ГМР 15ХФ 18Х2Н4МА 20Г 20Х2Н4А 20ХГР 20ХН2М (20ХНМ) 30Г 30ХГС 30ХН2МА 34ХН3М 35Х 38Х2Н3М 38ХА 38ХМА 3Х3М3Ф 40Х 40ХФА 45ХН 50Г2 12ХН2 15Х 20ХГСА 20ХН3А 25ХГСА 30ХГСА 30ХН2МФА 33ХС 35ХН1М2ФА 38Х2НМ 40Г 40Х2Н2МА 40ХН 45Г 45ХН2МФА 50Х 12ХН2А 18ХГТ 20ХГНР 20ХН4ФА 25ХГТ 30Х 30ХГСН2А 30ХН3А 34ХН1М 35Г 36Х2Н2МФА 38Х2НМФ 38ХГН 38ХН3МА 40Г2 40ХН2МА 45Г2 47ГТ 50ХН 12Х2Н4А 12ХН3А 15Г 18Х2Н4ВА 20Х 20ХН 20ХНР 30ХГТ 30ХН3М2ФА 35Г2 35ХГСА 38Х2Н2МА 38ХН3МФА 40ХС 45Х 50Г

Описание

Сталь 40Х

Сталь 40Х: марочник сталей и сплавов. Ниже представлена систематизированная информация о назначении, химическом составе, видах поставок, заменителях, температуре критических точек, физических, механических, технологических и литейных свойствах для марки — Сталь 40Х.

Общие сведения стали 40Х

Заменитель марки

стали: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.

Вид поставки

Круг 40х, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543–71, ГОСТ 2590–71, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69, ГОСТ 10702–78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414–75, 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 82–70, ГОСТ 103–76, ГОСТ 1577–81. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479–70. Трубы ГОСТ 8731–87, ГОСТ 8733–87, ГОСТ 13663–68.

Применение

оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Химический состав стали 40Х

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17−0.37
Марганец (Mn)	0.50−0.80
Медь (Cu), не более	0.30
Никель (Ni), не более	0.30
Сера (S), не более	0.035
Углерод (C)	0.36−0.44
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.80−1.10

Механические свойства стали 40Х

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²	HB
Пруток. Закалка 860 °C, масло. Отпуск 500 °C, вода или масло	25	780	980	10	45	59
Поковки. Нормализация. КП 245	500−800	245	470	15	30	34	143−179
Поковки. Нормализация. КП 275	300−500	275	530	15	32	29	156−197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275	500−800	275	530	13	30	29	156−197
Поковки. Нормализация. КП 315	<100	315	570	17	38	39	167−207
Поковки. Нормализация. КП 315	100−300	315	570	14	35	34	167−207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315	300−500	315	570	12	30	29	167−207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315	500−800	315	570	11	30	29	167−207
Поковки. Нормализация. КП 345	<100	345	590	18	45	59	174−217
Поковки. Нормализация. КП 345	100−300	345	590	17	40	54	174−217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345	300−500	345	590	14	38	49	174−217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	<100	395	615	17	45	59	187−229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	100−300	395	615	15	40	54	187−229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395	300−500	395	615	13	35	49	187−229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440	<100	440	635	16	45	59	197−235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440	100−300	440	635	14	40	54	197−235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490	<100	490	655	16	45	59	212−248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490	100−300	490	655	13	40	54	212−248

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания,°C	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²
Закалка 830 °C, масло. Отпуск 550 °C,
200	700	880	15	42	118
300	680	870	17	58
400	610	690	18	68	98
500	430	490	21	80	78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
700	140	175	33	78
800	54	98	59	98
900	41	69	65	100
1000	24	43	68	100
1100	11	26	68	100
1200	11	24	70	100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска,°С	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²	HB
Закалка 850 °C, вода
200	1560	1760	8	35	29	552
300	1390	1610	8	35	20	498
400	1180	1320	9	40	49	417
500	910	1150	11	49	69	326
600	720	860	14	60	147	265

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_B, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, Дж/м²	HB
Закалка 840−860°С, вода, масло. Отпуск 580−650°С, вода, воздух.
101−200	490	655	15	45	59	212−248
201−300	440	635	14	40	54	197−235
301−500	345	590	14	38	49	174−217

Технологические свойства стали 40Х

Температура ковки

Начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость

трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием

В горячекатаном состоянии при НВ 163−168, σ_B = 610 МПа K_{υ тв.спл.} = 0.20, K _υ б.ст. = 0.95.

Склонность к отпускной способности

склонна

Флокеночувствительность

чувствительна

Температура критических точек стали 40Х

Критическая точка	°С
Ac1	743
Ac3	815
Ar3	730
Ar1	693
Mn	325

Ударная вязкость стали 40Х

Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	+20	-25	-40	-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 650 С.	160	148	107	85
Закалка 850 С, масло. Отпуск 580 С.	91	82		54

Предел выносливости стали 40Х

σ_-1, МПа	τ_-1, МПа	n	σ_B, МПа	σ_0,2, МПа	Термообработка, состояниестали
363		1Е+6	690
470		1Е+6	940
509			960	870
333	240	5Е+6	690
372					Закалка 860 С, масло, отпуск 550 С.

Прокаливаемость стали 40Х

Закалка 850 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC_э
1. 5	4.5	6	7.5	10.5	13.5	16.5	19.5	24	30
50.5−60.5	48−59	45−57.5	39−5-57	35−53.5	31.5−50.5	28.5−46	27−42.5	24.5−39.5	22−37.5

Термообработка	Кол-во мартенсита, %	Крит.диам. в воде, мм	Крит.диам. в масле, мм	Крит. твердость, HRCэ
Закалка	50	38−76	16−48	43−46
	90	23−58	6−35	49−53

Физические свойства стали 40Х

Температура испытания,°С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	214	211	206	203	185	176	164	143	132
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	85	83	81	78	71	68	63	55	50
Плотность стали, pn, кг/м³	7850		7800			7650
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	41	40	38	36	34	33	31	30	27
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)	278	324	405	555	717	880	1100	1330
Температура испытания,°С	20−100	20−200	20−300	20−400	20−500	20−600	20−700	20−800	20−900	20−1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10−6 1/°С)	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг ·°С))	466	508	529	563	592	622	634	664

Источник: Марочник сталей и сплавов

Источник: www.manual-steel.ru/40H.html

Улучшение механических свойств легированной стали (40x) с помощью термической обработки Аббас Аль-Джибори, Али Аль-Мосави, Кадим Аль-Муршеди :: SSRN

Скачать эту статью

Открыть PDF в браузере

ssrn.com” data-abstract-auth=”false”/> Добавить бумагу в мою библиотеку

Делиться:

Термическая обработка процесс или несколько процессов, содержащих нагрев и охлаждение твердого металла или сплава, осуществляется таким образом, чтобы получить желаемые условия или свойства, или восстановить свойства, существовавшие в металле или сплаве, которые подвергались определенным операционным процессам. Целью данного исследования является исследование влияния термической обработки на механические свойства низкохромистой легированной стали (1,1% Cr) с (0,4%) углеродом, а именно: предел прочности при растяжении, твердость, относительное удлинение и уменьшение площади. Термическая обработка включала полный отжиг, состоящий из нагрева стали до (870°С) и охлаждения в печи, закалку, осуществляемую нагревом до (870°С) и закалкой в масле, и отпуск в (300°С и 600°С). Механические свойства измеряли до и после термообработки, как показано на диаграммах между механическими свойствами термообработки. Важность этого исследования заключается в том, что в нем использовался материал, который использовался только в военных областях, и были рассчитаны его свойства, чтобы сравнить их с другими типами сталей для использования в гражданских областях.

Аль-Джибори, Аббас и Аль-Мосави, Али и Аль-Муршеди, Кадим, Улучшение механических свойств легированной стали (40x) с помощью термической обработки (19 октября). , 2009). Журнал инженерных наук Аль-Кадисия, специальный выпуск для 2-й конференции Инженерного колледжа/Университета Аль-Кадисия, 2009 г., доступно на SSRN: https://ssrn.com/abstract=2516311

У вас есть вакансия, которую вы хотели бы рекламировать в SSRN?
Похожие электронные журналы
Обратная связь
Обратная связь с SSRN
Обратная связь (необходимый)
Электронная почта (необходимый)
Если вам нужна немедленная помощь, позвоните по номеру 877-SSRNHelp (877 777 6435) в США или +1 212 448 2500 за пределами США с 8:30 до 18:00 по восточному поясному времени США, с понедельника по пятницу.
Усталость стали 40X с контролируемой деформацией – STUME Journals
МАТЕРИАЛЫ
Румен Крастев ¹
Татьяна Симеонова ¹
Василь Кавардиков ²
Илиан Атанасов ³
Людмил Дренчев ^{3 9007 6}

¹ Институт механики Болгарской академии наук, София, Болгария

² Институт механики Болгарской академии наук, София, Болгария; Институт металловедения, оборудования и технологий с Центром гидро- и аэродинамики им. акад. А. Балевски» в Болгарской академии наук, София, Болгария

³ Институт металловедения, оборудования и технологий с Центром гидро- и аэродинамики им. акад. А. Балевски» в Болгарской академии наук, София, Болгария
Аннотация
Усталостная прочность стали 40X при 25 oC была определена в соответствии со стандартом ASTM E606M для испытаний с контролируемой деформацией. Исследуемая экспериментальная зависимость моделировалась степенной функцией, а также функциями и коэффициентами, описанными в стандарте. Материал проявляет пластические свойства при циклических нагрузках с амплитудой деформации более 0,2 %.
Ключевые слова
40x сплав
усталость
astm e606-m
Каталожные номера
ASTM E606/606M-12 Стандартный метод испытаний на усталость с контролируемой деформацией.
Характеристики стали марки 40Х, https://metinvestholding. com/ru/products/steel-grades/40x
К. Вакуленко, И. Казак, В. Мацевитый. Влияние состояния поверхностного слоя на усталостные характеристики стали 40х. Восток. Евро. Дж. Энтерпр. Техн., 35 (81), с. 18–24 (2016) https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.69644
Д.И. Шетулов, В.В. Мыльников, О.Б. Кондрашкин, А.И. Пронин, Е.А. Чернышов. Применение интерполяционных функций при экспресс-оценке параметров сопротивления усталости. Междунар. J. Appl. и Фонд. Рез. № 3 (2017) URL: www.science-sd.com/471-25288
А.А. Локтев, В.В. Королев, Е.А. Гридасова. ИОП конф. Серия: Materials Science and Engineering 687 (2019) 022036. IOP Publishing doi: 10.1088/1757-899X/687/2/022036
см. Сонсино. Ход SN-кривых, особенно в режиме многоцикловой усталости, с точки зрения конструкции и безопасности компонентов. Междунар. Дж. Усталости. Том 29, выпуск 12, декабрь, стр. 2246-2258, (2007)
Б. Бордман. Сопротивление усталости сталей. Глава в Справочнике ASM, том 1: Свойства и выбор: чугуны, стали и высокоэффективные сплавы.