Сталь 40хн: Сталь 40ХН – расшифровка и характеристики

alexxlab | 09.03.2023 | 0 | Разное

Содержание

Сталь 40ХН / 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 40ХН

Сталь 40ХН: 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 40ХН.

Общие сведения стали 40ХН

Заменитель марки
Стали: 45ХН, 50ХН, 38ХГН, 40Х, 35ХГФ, 40ХНР, 40ХНМ, 30ХГВТ.
Вид поставки
Круг 40хн, труба 40хн, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543–71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69, ГОСТ 10702–78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417–75, ГОСТ 8560–78, ГОСТ 10702–78, ГОСТ 4543–71. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543–71, ГОСТ 14955–77. Лист толстый ТУ 14−1-1930−77. Полоса ГОСТ 103–76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133–71, ГОСТ 8479–70, ГОСТ 4543–71. Валки ОСТ 24.013.21−85. Трубы ОСТ 14−21−77.
Применение
Круг 40хн, oси, 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.

Химический состав стали 40ХН

Химический элемент%
Кремний (Si)0.17−0.37
Марганец (Mn)0.50−0.80
Медь (Cu), не более0.30
Никель (Ni)1.00−1.40
Сера (S), не более0.035
Углерод (C)0.36−0.44
Фосфор (P), не более0.035
Хром (Cr)0.45−0.75

Механические свойства стали 40ХН

Механические свойства
Термообработка, состояние поставкиСечение, ммσ0,2, МПаσB, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/м2HB
Пруток. Закалка 820 °C, вода или масло. Отпуск 500 °C, вода или масло.
 25785980 114569 
Поковки. Нормализация
КП 315100−300315570143534167−207
КП 315300−500315570123029167−207
КП 315500−800315570113029167−207
Поковки. Закалка. Отпуск.
КП 345300−500345590143849174−217
КП 395<100395615174559187−229
КП 395100−300395615154054187−229
КП 395
300−500
395615133549187−229
КП 395500−800395615113039187−229
КП 440<100440635164559197−235
КП 440100−300440635144054197−235
КП 440300−500440635133549197−235
КП 440500−800440635113039197−235
КП 490<100490655164559212−248
КП 490100−300490655134054212−248
КП 540<100540685
15
4559223−262
КП 540100−300540685134049223−262
КП 590<100590735144559235−277
КП 590100−300590735134049235−277
Механические свойства при повышенных температурах
t испытания,°CσB, МПаδ5, %ψ, %
Нормализация 850 °C.
207901848
200750 50
30069020 
4005402565
5004802579
6003502785
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 50 мм/мин, скорость деформации 0,03 1/с.
7002253692
8001305796
9009171100
10006275100
11004576100
120031 100
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска,°Сσ0,2, МПаσB, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/м2HB
Закалка 820 °C, масло.
4001220137010 4132387
50010801160145146302
600760910206083241
Механические свойства в зависимости от сечения
Сечение, ммσ0,2, МПаσB, МПаδ5, %ψ, %HB
Нормализация 870−925°С, закалка 790 °C, масло. Отпуск 540 °C.
407809601858325
807309202054302
120710910 50300

Технологические свойства стали 40ХН

Температура ковки
Начала 1250, конца 830. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, 50−200 мм — в мульде, 201−300 мм — с печью.
Свариваемость
трудносвариваемая. РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 166−170 и σB = 690 МПа Kυ тв.спл. = 1.0, Kυ б.ст. = 0.9.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
повышенно чувствительна

Температура критических точек стали 40ХН

Критическая точка°С
Ac1735
Ac3768
Ar3700
Ar1660
Mn305

Ударная вязкость стали 40ХН

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка+20-20-40-60
Поковка 200Х30 мм. Закалка. Отпуск.1161169380

Предел выносливости стали 40ХН

σ-1, МПаτ-1, МПаnσB, МПаσ0,2, МПаТермообработка, состояниестали
490294 980780НВ 300−320
441274 880690НВ 270−300
392235 780570НВ 200−240
314−392 1Е+7 790Нормализация. НВ 197.

Прокаливаемость стали 40ХН

Твердость HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRCэ
1.534.5691215212733
52.5−58. 551.5−58.049.5−5748−5641.5−54.535.5−4932.5−43.528−37.526.5−33.526−31.5
Кол-во мартенсита, %Крит.диам. в воде, ммКрит.диам. в масле, ммКрит. твердость, HRCэ
5060−11237−7644−47
9040−8918−5650−53

Физические свойства стали 40ХН

Температура испытания,°С20100200300400500600700800900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа200         
Плотность стали, pn, кг/м378207800771078407700     
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 4443413937    
Температура испытания,°С20−10020−20020−30020−40020−50020−60020−70020−80020−90020−1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10−6 1/°С)11. 812.313.414.0  
 
   

Источник: Марочник сталей и сплавов

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

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

Хромоникелевая легированная сталь 40ХН относится к классу конструкционных материалов, предназначенных для изготовления ответственных износостойких деталей, элементов и конструкций в машиностроении и строительстве. Наличие хрома и никеля в химическом составе сплава придает материалу антикоррозионные свойства и красивый серебристый цвет.

Кроме этого легирование металла обеспечивает повышенное сопротивление истиранию, но при этом сталь способна к пайке, штамповке и механической металлообработке. Прочность и стойкость к механическим воздействиям при относительно невысокой стоимости делают этот материал очень востребованным для нужд промышленности.

Химический состав стали

Маркировка 40ХН означает среднее количество углерода (C) менее одного процента, более 0,4% хрома (Cr) и 1,0% никеля (Ni). Точный химический состав регламентируется ГОСТ 4543-71 и должен содержать:

  • никеля (Ni) 1,0-1,4%;
  • марганца (Mn) 0,5-0,8%;
  • хрома (Cr) 0,45-0,75%;
  • углерода (C) 0,36-0,44%;
  • кремния (Si) 0,17-0,37%;
  • серы (S) и фосфора (P) не более 0,035%.

К отечественным аналогам этого сплава по химическому составу и механическим свойствам следует отнести марки сталей 45ХН, 50ХН, 30ХГВТ, 40ХНМ и 38ХГН.

Из зарубежных сортов марке 40ХН соответствует следующим маркировкам:

  • 40CrNi – Китай;
  • 3135 и 3140H – США;
  • 36NiCr6 и 40NiCr6 – Германия;
  • 35NC6 – Франция;
  • SNC236 – Япония;
  • 40CrNi12 – Румыния;
  • 2530 – Швеция.

Свойства и состав зарубежных сталей не являются точным соответствием по составу, но в большинстве случаев аналогичны по физико-техническим характеристикам.

Сталь 40ХН конструкционная легированная

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%.

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.

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 сталиЗакалка + отпуск при температуре, °СПримерный уровень прочности, Н/мм (кгс/мм2)Температура применения не ниже, °СИспользование в толщине не более, мм
40ХН5001000(100)-8050

Температура критических точек, °С

Ac1Ас3Аr3Аr1
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

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 СталиТемпература 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 СталиОперацияТемпература нагрева в °CУсловия охлаждения*
40ХНОтжиг800-82030-40° С/ч

Ориентировочные режимы термической обработки стали 40ХН [1]

Марка СталиТемпература нагрева для закалки и нормализации в °CОхлаждающая средаТемпература отпуска в °CМеханические свойства
ТвердостьПредел прочности при растяжении σв в кГ/мм2δ в %
HBHRC
40ХН800-840Масло180-20045-501508
550-600255-28685-9514-16

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

Ориентировочные режимы предварительной термической обработки стали 40ХН [2]

Марка сталиОперация термической обработкиТемпература, °CСпособ охлажденияТвердость HB
40ХННормализация840-860На воздухе207-255
Отжиг800-830Медленное187-241

Механические свойства

ИсточникСостояние поставкиСечение, ммКППредел текучести σ0,2, МПаПредел прочности при растяжении σв, МПаОтносительное удлинение после разрыва δ5 (δ4), %Относительное сужение ψ, %KCU, Дж/см2Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 4543-71Пруток. Закалка с 820°С в воде или масле; отпуск при 500°С, охл. в воде или масле25785980114569
ГОСТ 8479-70Поковка. Нормализация100-300315315570143534167-207
300-500123029167-207
500-800113029167-207
Поковка. Закалка+отпуск300-500345345590143849174-217
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

Механические свойства проката в зависимости от сечения [2]

Сечение, ммПредел текучести σ0,2, МПаПредел прочности при растяжении σв, МПаОтносительное 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.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

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

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 820°С в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °СПредел прочности при растяжении σв, МПаОтносительное 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

Предел выносливости

Характеристики прочностиσ-1, МПаτ-1, МПа
Предел текучести σ0,2=780 МПа; Предел прочности при растяжении σв=980 МПа;НВ 300-320490294
Предел текучести σ0,2=690 МПа; Предел прочности при растяжении σв=880 МПа;НВ 270-300441274
Предел текучести σ0,2=570 МПа; Предел прочности при растяжении σв=780 МПа;НВ 200-240392235
Предел прочности при растяжении σв=790 МПа; нормализация; НВ 197314-392(n=107)

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

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 HRCэd, мм после закалки
в водев масле
5044-4760-11234-76
9050-5340-8618-56

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь20100200300400
40ХН78207800777077407700

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

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

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

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

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка СталиПри 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.

Узнать еще

Сталь 30 конструкционная углеродистая качественная…

Сталь 6ХС инструментальная штамповая…

Сталь Р18 инструментальная быстрорежущая…

Сталь 50(50А) — конструкционная углеродистая…

Свойства легированной конструкционной стали 40ХН

Температура нагрева для начала кузнечной обработки составляет 1250˚C, завершение ковки при 850˚C. При поперечном сечении заготовки до 50 мм охлаждение необходимо проводить на воздухе, до 200 мм в корытообразной мульде, более 200 мм в постепенно остывающей печи. Сталь относится к категории трудно свариваемых материалов и требует предварительного нагрева при любом виде сварочной обработки.

Удельный вес стали марки 40ХН составляет 7820 кг/м3 при твердости 207 МПа и временном сопротивлении на разрыв 690 МПа.

Область применения

Технические и физические характеристики, которыми обладает сталь марки 40ХН, позволяют широко использовать этот сплав в машиностроении и других промышленных отраслях, связанных с металлообработкой, выпуском механизмов и деталей машин. Из этого металла изготавливают:

  • оси, валы, цилиндры и соединительные муфты;
  • прокатные валки станов;
  • зубчатые колеса механизмов;
  • штоки, рычаги и шатуны;
  • соединительные и фиксирующие элементы;
  • другие детали с повышенными требованиями к прочности и износостойкости.

Марка 40ХН хорошо переносит вибрационные, динамические и ударные нагрузки. Поэтому используется при изготовлении специального оборудования и отдельных узлов машин, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях.

Описание

Сталь 40ХН применяется: для производства поковок и штамповок, осей, валов, шатунов, зубчатых колес, валов экскаваторов, муфт, вал-шестерней, шпинделей, болтов, рычагов, штоков, цилиндров и других ответственных нагруженных деталей, подвергающихся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости; валков рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *