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

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

N

Fe

0,36-0,44

0,17-0,37

0,50-0,80

до 0,30

до 0,035

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

17

38

39

174…217

100…300

570

315

14

35

34

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 σ0,2, МПа σB, 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 σ0,2, МПа σB, 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 σ0,2, МПа σB, 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 σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 840−860°С, вода, масло. Отпуск 580−650°С, вода, воздух.
101−200 490 655 15 45 59 212−248
201−300 440 635 14 40 54 197−235
301−500 345 590 14 38 49 174−217

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, σB = 610 МПа Kυ 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 σB, МПа σ0,2, 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 / HRCэ
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: