Твердость в состоянии поставки стали 40х – 40

alexxlab | 14.06.2019 | 1 | Вопросы и ответы

характеристики, применение, твердость и свариваемость стали 40Х

Марка стали: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР).

Класс: сталь конструкционная легированная.

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

Твердость: HB 10 -1 = 217 МПа

Свариваемость материала: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.

Температура ковки, oС: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Флокеночувствительность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Вид поставки:

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, 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 1577-93, ГОСТ 19903-74.
  • Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
  • Поковки ГОСТ 8479-70.
  • Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 13663-86.
Зарубежные аналоги марки стали 45
США5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400
Германия1.7034, 1.7035, 1.7045, 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4, 42Cr4
ЯпонияSCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H
Франция37Cr4, 38C4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4, 42C4TS
Англия37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530h46, 530h50, 530M40
Евросоюз37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4
Италия36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB, 38CrMn4KB, 41Cr4, 41Cr4KB
Бельгия37Cr4, 41Cr4, 45C4
Испания37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF, 42Cr4, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211
Китай35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr
Швеция2245
Болгария37Cr4, 40Ch, 41Cr4
Венгрия37Cr4, 41Cr4, Cr2Z, Cr3Z
Польша38HA, 40H
Румыния40Cr10, 40Cr10q
Чехия14140
Австралия5132H, 5140
Южная КореяSCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

Сталь 40Х и ее характеристики

В нашей компании вы можете заказать разнообразные изделия из металла, используемые в быту, строительстве и в промышленности. От того, из какого материала создан металлопрокат, зависят его качества, свойства и характеристики.

Мы предлагаем вам ознакомиться с разнообразными видами стали. К примеру, марка стали 40Х, относящаяся к классу конструкционной легированной, пользуется особой популярностью. В данном разделе вы узнаете больше про этот материал.

Если у вас возникают вопросы по товарам или вы хотите сделать заказ, то звоните нашим специалистам! Менеджеры компании работают круглосуточно.

В данном материале имеется 0,40 процента углерода и меньше полутора процентов хрома.

Этот материал относится к трудносвариваемым. Вы можете осуществлять сваривание ручным дуговым методом и электрошлаковым, но в начале следует подогреть сталь, а после произвести термическую обработку. При контактной точечной сварке также требуется дальнейшая термическая обработка.

Твердость стали 40Х следующая: HB 10 -1 = 217 МПа.

Заменителями этого материала могут стать марки 45X, 38XA, 40XH, 40XC, 40ХФ, 40XP.

Если вы собираетесь ковать эту сталь, то в начале процесса нужно нагреть ее до 1 250 градусов по Цельсию, а в конце остудить до 800 градусов. Если ковке подвергались изделия сечением до 350 миллиметров, их нужно охлаждать на воздухе.

Больше информации вы можете узнать из таблиц, расположенных на сайте.

Применение 40Х

Она поставляется в виде сортового, а также фасонного проката. Вы можете найти прутья с разнообразными видами обработки поверхности, сделанные из этого материала. Также популярностью пользуется серебрянка и листы разной толщины. Из данной стали изготавливают и трубы, и полосы. Она используется для производства поковок ГОСТ 8479-70.

Этот материал широко применяется в промышленной сфере. Сталь Ст 40Х используется для изготовления осей и стержней для передачи крутящего момента, вал-шестеренок, поршней, трубопроводной арматуры, колец, вращающихся деталей, инструментов для клепальных работ, измерительных устройств, болтов, деталей для аппаратов с вращающимися барабанами, деталей конической формы и прочих элементов. Сталь марки 40Х требуется, если нужно произвести улучшаемые изделия, имеющие повышенную прочность.

atl-met.ru

Сталь 40х. Ее описание и сфера применения

Сталь является одним из самых важных конструкционных металлов. Она нашла широчайшее применение в строительстве, машиностроении, а также многих других отраслях. У этого металла много самых разных марок, и все они отличаются друг от друга характеристиками. Сталь 40х – конструкционная легированная марка этого материала. И здесь мы о ней поговорим подробнее.

Кроме обычных примесей, в марке 40х содержится определенное количество элементов, которые специально вводятся. Благодаря этому обеспечиваются особенные свойства. Здесь, как легирующий элемент, применяется хром. Именно из-за него в маркировке стали присутствует буква Х.

В данной стали есть особенность – это трудная свариваемость. В связи с этим сталь 40х в процессе сварки подвергается нагреву до 300оС, а после нее – термической обработке. Кроме этой особенности, имеется склонность к отпускной способности, а еще флокеночувствиетльность.

Сталь 40х характеристики имеет следующие:

– удлинение относительное – 13-17%;

– ударная вязкость – до 800 кДж/кв. метр;

– предел прочности – до 900 МПа.

Есть и другие особенности, характерные для этой марки стали:

– предел выносливости достаточно высокий;

– возможность проводить обработку способом резания, путем сваривания или под давлением;

– стойкость к короблению и обезуглероживанию при термовоздействии.

Для всех подобных материалов это самые важные свойства. Именно они позволяют применять сталь 40х в машиностроительной отрасли.

При ковке стали этой марки температура в начале процесса составляет 1250

оС, а в конце – 800 оС.

Очень часто эта сталь находит применение при изготовлении улучшаемых деталей, которые отличаются повышенной прочностью. Это такие изделия, как плунжеры, шпиндели, оси, валы, кольца, вал-шестерни, коленчатые и кулачковые валы, болты, полуоси, рейки, втулки, губчатые венцы, оправки и другие нужные детали.

Сталь 40 широко применяется для изготовления метчиков, сверл, напильников. Как видите, это все инструменты, которыми приходится работать при небольшой скорости, а температура нагрева составляет не больше 2000 градусов. Эти изделия представляют собой прутки, у которых круговое поперечное сечение. Изготавливаются они согласно ГОСТу 5950-2000.

В случае если нужна сталь, обладающая устойчивостью к коррозии, нужно обратить внимание на марку 40х13. Это нержавеющая коррозийно-стойкая сталь. Устойчивость к коррозии она приобретает после закалки, ведь при этом полностью растворяется карбид. Сталь 40х13 производится в индукционных печах, а также открытого дугового типа. Полученный материал прекрасно деформируется при температуре 850-1100

оС. А чтобы не было трещин, нагрев и последующее охлаждение нужно проводить медленно.

Напоследок стоит дать рекомендацию покупателям. Лучше всего сталь 40х, а также изделия из нее покупать у заводов-изготовителей напрямую. Здесь всегда стоимость будет без наценок, ведь вы "обходите" посредников. Также изделия могут быть изготовлены по заказанным вами параметрам. Кроме того, заводы часто предлагают скидки оптовым покупателям, а также есть гарантия качественности товара. А в случае брака вы будете знать, к кому обращаться.

fb.ru

Общая информация о Сталь 40Х от металло-торгующих компаний в Украине. Цены на покупку металла в прайс-листе металлоторгующей площадки 1metal.com.

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Механические свойства в зависимости от сечения

Закалка 850 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Заменитель
стали: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.
Вид поставки
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.
Назначение
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.
Термообработка, состояние поставкиСечение, ммs0,2, МПаsB, МПаd5, %y, %KCU, Дж/м2HB
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, 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 
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, sB = 610 МПа Ku тв.спл. = 0.20, Ku б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна
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, pn, кг/см3 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     

www.1metal.ru

Сталь 40Х

Общие сведения

Вид поставки
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.


Химический состав

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


Механические свойства

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм s 0,2 , МПа s B , МПа d 5 , % y , % KCU, Дж/м 2 HB
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, 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 s 0,2 , МПа s B , МПа d 5 , % y , % KCU, Дж/м 2
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С,
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 s 0,2 , МПа s B , МПа d 5 , % y , % KCU, Дж/м 2 HB
Закалка 850 °С, 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 s 0,2 , МПа s B , МПа d 5 , % y , % KCU, Дж/м 2 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

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, s B = 610 МПа K u тв.спл. = 0.20, K u б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Температура критических точек

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

Ударная вязкость

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

s -1 , МПа t -1 , МПа n s B , МПа s 0,2 , МПа Термообработка, состояние стали
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

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

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, pn, кг/см3 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    

stalplus.com.ua

04 семестр / Домашние задания / Готовые ДЗ варианты Остальные / Остальные / 40Х

МГТУ им. Н. Э. Баумана

Кафедра МТ8

Домашнее задание

по курсу материаловедения

Студент: Клёнкин А. В.

Группа: М2-51

Преподаватель: Силаева В. И.

Москва, 2000г.

Для изготовления шестерней, валов, осей применяется улучшаемая хромистая сталь, легированная бором.

1. Подберите легированную сталь для изготовления оси диаметром 20мм.

Укажите оптимальный режим термической обработки, обеспечивающей получение твердости 265HB, постройте график термической обработки в координатах “температура - время”.

2. Опишите все структурные превращения, происходящие при процессе улучшения стали.

3. Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, химический состав, свойства, влияние легирующих элементов на прокаливаемость достоинства, недостатки и т.д.

Отчет

Для изготовления шестерней, осей, валов применяют улучшаемую хромистую сталь, легированную бором.

Особенности работы деталей типа оси состоят в том, что в них используют прочность и сопротивление усталости стали. В связи с этим стали должны иметь большой запас прочности и высокий предел выносливости. Детали этого типа работают при статических нагрузках.

Для обеспечения этих свойств вводят легирующие элементы, что повышает конструкционную прочность стали. Их применяют после закалки и отпуска, поскольку в отожженном состоянии они по механическим свойствам практически не отличаются от углеродистых. Высокие механические свойства при улучшении возможны лишь при обеспечении требуемой прокаливаемости, поэтому она служит важнейшей характеристикой при выборе этих сталей. Кроме прокаливаемости важно получить мелкое зерно и не допустить развития отпускной хрупкости.

К группе легированных конструкционных сталей относятся среднеуглеродистые стали с содержанием углерода 0,3...0,5% , которые для улучшения свойств (прокаливаемость, мелкозернистая структура, предел выносливости) дополнительно легируют хромом

( до 2%), никелем (от 1 до 5%), марганцем (до 1,5%), кремнием (до 2%), молибденом и вольфрамом (0,2-0,4 Mo и 0,8-1,2 W), ванадием и титаном (до 0,3% V и 0,1% Ti), а так же микро легируют бором

(0,002-0,005%).

Среднеуглеродистые стали приобретают высокие механические свойства после термического улучшения – закалки и высокого отпуска (500-650град) на структуру сорбита.

В соответствии с заданием необходимо подобрать легированную сталь. Выбираем сталь 40Х, так как она относится к широко используемым дешевым конструкционным материалам. Хромистые стали склонны к отпускной хрупкости, устранение которой требует быстрого охлаждения от температуры высокого отпуска. Эта сталь прокаливается на глубину 15-25 мм и применяется для деталей небольшого сечения.

Примем первый вариант термической обработки: закалку и высокий отпуск. По данным ГОСТ 4543-71 температура закалки для стали 40Х составляет 850 С (Ас3 – 815 С). В качестве охлаждающей среды выбираем воду. Последующий отпуск назначаем при температуре 600 С

(выше интервала температур необратимой отпускной хрупкости).

Указанный режим термообработки обеспечивает получение следующих свойств (минимальные значения):

0.2 > 720 Мпа;  > 14 %

в > 860 Мпа;  > 60 %

HB 265 после отпуска при 600С.

Сталь 40Х – сталь перлитного класса до термообработки имеет структуру:

Феррит (Ф) + Перлит (П). П (Ф+Fe3C).

Ф=Fe(C) – твердый раствор, С’ в Fe.

На практике при обычных скоростях нагрева (электропечи) под закалку перлит сохраняет свое пластинчатое или зернистое строение до температуры Ас1. При нагреве до Ас1 (743 С.) никаких превращений не происходит. При температуре Ас1 в стали происходит превращение перлита в аустенит. Кристаллы (зерна) аустенита зарождаются в основном на границах фаз феррита и цементита. При этом параллельно развиваются 2 процесса: полиморфный переход Fe  Fe и растворение цементита в аустените.

Представим общую схему превращения:

Ф+П (Ф+Ц) Ас1Ф+Ц+АА+ЦАнеоднородн.Агомогенный

Образование зерен аустенита происходит с большей скоростью, чем растворение цементита перлита, поэтому необходима выдержка стали при температуре закалки для полного растворения цементита и получения гомогенного аустенита. Фазовая перекристаллизация приводит к измельчению зерна в стали. При этом, выше дисперсность структуры перлита (Ф+Ц) и скорость нагрева стали, тем больше возникает центров зарождения аустенита, а следовательно возрастает дисперсность продуктов его распада, что приводит к увеличению пластичности, вязкости, уменьшению чувствительности к концентрации напряжений.

При охлаждении при Vохл. > Vкрит будет образовываться мартенсит – неравновесная фаза – пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в Fe и остаточный аустенит (А). Кристаллы мартенсита М, имея пластинчатую форму, растут с огромной скоростью, равной скорости звука в стали(5000м/с). Росту кристаллов мартенсита препятствует граница зерна аустенита или ранее образовавшаяся пластина мартенсита(рис. 2).

Мартенситное превращение состоит в закономерной перестройке решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются на расстояния, не превышающее межатомные. При этом перестройка решетки происходит по тем кристаллографическим плоскостям исходной модификации, которая по строению одинаковая, а по параметрам близки к определенным плоскостям кристаллической решетки образующей фазы, т.е. выполняется принцип структурного и размерного соответствия. Для мартенситного превращения характерно, что растущие кристаллы мартенсита когерентно связаны с кристаллами исходной фазы. Два кристалла считаются когерентными, если они соприкасаются по такой поверхности раздела, которая является общей для их кристаллических решеток. При нарушении когерентности решеток интенсивный упорядоченный переход атомов из аустенита в мартенсит становится невозможным, и рост кристалла мартенсита прекращается. Мартенсит имеет тетрагональную пространственную решетку. Чем больше углерода было в аустените, тем большее число элементарных ячеек мартенсита будет содержать атом углерода и тем большими окажутся средние искажения пространственной решетки.

Свойства мартенсита сталей зависят от растворенного в нем углерода.

Мартенсит имеет очень высокую твердость равную или превышающую HRC 60, при содержании углерода большем 0,4%.

После мартенситного превращения в стали сохраняется небольшое количество остаточного аустенита(1 – 3%). Затрудненность распада последних порций аустенита связывают с появлением значительных сжимающих напряжений, возникающих вследствие увеличения объема при переходе ГЦК решетки в ОЦК решетку.

Для придания стали требуемых эксплуатационных свойств, после закалки всегда проводят отпуск. При отпуске снижается уровень напряженного состояния ( в, НВ,, КСV).

До t =80C не происходит никаких структурных изменений. Первое превращение при отпуске развивается в диапазоне 80...200C и приводит к формированию структуры отпущенного мартенсита – смеси пересыщенного углеродом -раствора и когерентных с ним частиц карбида. В результате этого существенно уменьшается степень тетрагональности мартенсита (часть углерода выделяется в виде метастабильного -карбида ), уменьшается его удельный объем, снижаются остаточные напряжения.

Второе превращение при отпуске развивается в интервале температур 200...260 C (300 C) и состоит из следующих этапов:

  1. превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит;

  2. распад отпущенного мартенсита: степень его пересыщенности уменьшается до 0,15...0,2% , начинается преобразование -карбида в Fe3C –цементит и его обособление, разрыв когерентности;

  3. снижение остаточных напряжений:

  4. некоторое увеличение объема, связанное с переходом АостМотп.

Третье превращение при отпуске развивается в интервале 300...400C. При этом заканчивается распад отпущенного мартенсита и процесс карбидообразования. Формируется ферритокарбидная смесь, существенно снижается остаточные напряжения; повышение температуры отпуска выше 400C активизирует процесс коалесценции карбидов, что приводит к уменьшению дисперсности феррито-цементитной смеси.

В стали 40Х после полной закалки в воде и высокого отпуска при 600C образуется структура сорбита отпуска.

Сталь 40Х. Основные данные. ГОСТ 4543 – 71.

Химический состав: С – 0,36...0,44 %; Ni – не более 0,3%;

Si – 0,17...0,37 %; Cu – не более 0,3%;

Мn – 0,50...0,80 %; S – не более 0,035%

Сr – 0,80...1,10 %; P – не более 0,035%

Назначение – 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.

Прокаливаемость 18 – 25 мм.

Улучшение механических свойств обусловлено влиянием легирующих элементов на свойства феррита, дисперсность карбидной фазы, устойчивость мартенсита при отпуске, прокаливаемость, размер зерна.

Легирующие элементы, растворяясь в феррите, упрочняют его. Наиболее сильно повышают твердость медленно охлажденного (нормализованного) феррита кремний, марганец, никель, т.е. элементы, имеющие отличную от Fe кристаллическую решетку. Слабее влияют молибден вольфрам и хром, изоморфные Fe. Упрочняя феррит и мало влияя на пластичность, большинство легирующих элементов снижают его ударную вязкость, особенно если их концентрация выше 1%. Исключение составляет никель, который не снижает вязкости. Марганец и хром при содержании до 1% повышают ударную вязкость; при большей концентрации она снижается, достигая уровня нелегированного феррита, примерно при 3% Cr и 1,5% Mn.

Вид поставки – сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543 –71,

ГОСТ 2590 – 71, ГОСТ 2591 – 71, ГОСТ 2879 – 69, 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 1577 – 81, ГОСТ 82 – 70. Поковки ГОСТ 8479 – 70. Трубы

ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733 – 87, ГОСТ 13663 – 68.

Литература:

  1. Материаловедение. Учебник для вузов под ред. Арзамасова Б.Н. 2-ое издание исправленное и дополненное. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.

2. Марочник сталей и сплавов, под ред. Сорокина В.Г. М.: Машиностроение, 1989 г. 640с.

studfiles.net

40Х

Общие сведения
Заменитель
стали: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.
Вид поставки
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.
Назначение
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

Химический элемент%
Кремний (Si)0.17-0.37
Медь (Cu), не более0.30
Марганец (Mn)0.50-0.80
Никель (Ni), не более0.30
Фосфор (P), не более0.035
Хром (Cr)0.80-1.10
Сера (S), не более0.035

Механические свойства

Термообработка, состояние поставкиСечение, ммs 0,2 , МПаs B , МПаd 5 , %y , %KCU, Дж/м 2HB
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло25780980104559 
Поковки. Нормализация. КП 245500-800245470153034143-179
Поковки. Нормализация. КП 275300-500275530153229156-197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275500-800275530133029156-197
Поковки. Нормализация. КП 315<100315570173839167-207
Поковки. Нормализация. КП 315100-300315570143534167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315300-500315570123029167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315500-800315570113029167-207
Поковки. Нормализация. КП 345<100345590184559174-217
Поковки. Нормализация. КП 345100-300345590174054174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345300-500345590143849174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395<100395615174559187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395100-300395615154054187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395300-500395615133549187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440<100440635164559197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440100-300440635144054197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490<100490655164559212-248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490100-300490655134054212-248

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °Cs 0,2 , МПаs B , МПаd 5 , %y , %KCU, Дж/м 2
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С,
2007008801542118
3006808701758 
400610690186898
500430490218078
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
7001401753378 
80054985998 
900416965100 
1000244368100 
1100112668100 
1200112470100 

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °Сs 0,2 , МПаs B , МПаd 5 , %y , %KCU, Дж/м 2HB
Закалка 850 °С, вода
2001560176083529552
3001390161083520498
4001180132094049417
5009101150114969326
6007208601460147265

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, ммs 0,2 , МПаs B , МПаd 5 , %y , %KCU, Дж/м 2HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200490655154559212-248
201-300440635144054197-235
301-500345590143849174-217

Технологические свойства

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, s B = 610 МПа K u тв.спл. = 0.20, K u б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка°С
Ac1743
Ac3815
Ar3730
Ar1693
Mn325

Ударная вязкость

Состояние поставки, термообработка+20-25-40-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 650 С.16014810785
Закалка 850 С, масло. Отпуск 580 С.9182 54

Предел выносливости

s -1 , МПаt -1 , МПаns B , МПаs 0,2 , МПаТермообработка, состояние стали
363 1Е+6690  
470 1Е+6940  
509  960870 
3332405Е+6690  
372    Закалка 860 С, масло, отпуск 550 С.

Прокаливаемость

Расстояние от торца, мм / HRC э
1.54.567.510.513.516.519.52430
50.5-60.548-5945-57.539-5-5735-53.531.5-50.528.5-4627-42.524.5-39.522-37.5

ТермообработкаКол-во мартенсита, %Крит.диам. в воде, ммКрит.диам. в масле, ммКрит. твердость, HRCэ
Закалка5038-7616-4843-46
 9023-586-3549-53

Физические свойства

Температура испытания, °С20100200300400500600700800900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа214211206203185176164143132 
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа858381787168635550 
Плотность, pn, кг/см37850 7800  7650    
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)414038363433313027 
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)27832440555571788011001330  
Температура испытания, °С20- 10020- 20020- 30020- 40020- 50020- 60020- 70020- 80020- 90020- 1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)11.812.213.213.714.114.614.812.0  
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))466508529563592622634664  

neva-stal.ru

40Х :: Металлические материалы: классификация и свойства

Сталь 40Х   ГОСТ 4543-71

Группа стали – хромистая

Массовая доля элементов, %

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Алюминий

Титан

Ванадий

0,36-0,44

0,17-0,37

0,50-0,80

0,80-1,10

-

-

-

-

-


Ac1

Ac3(Acm)

Ac3(Arcm)

Ar1

743

815

730

693

325


Число твердости, НВ, не более

Отожженный или высокоотпущенный прокат

217

Нагартованный прокат

269


Термообработка

Передел текучести σт,

Н/мм2 (кгс/мм2)

не менее

Временное сопротивление σв,

Н/мм2 (кгс/мм2)

Относительное удлинение δ5,%

Относительное сужение ψ, %

Ударная вязкость KCU,

Дж/см2

(кгс·м/см2)

Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм

Закалка

Отпуск

Температура, оС

Среда охлаждения

Температура, оС

Среда охлаждения

1-й закалки или нормализации

2-й закалки

не менее

860

-

Масло

500

Вода или масло

785(80)

980(100)

10

45

59(6)

25


Температура отпуска, ºС

Предел текучести ,σ0,2 МПа

Временное сопротивление  σв, МПа

Относительное удлинение δ5

Относительное сужение ψ

KCU, Дж/см2

НВ

%

200

300

400

500

600

1560

1390

1180

910

720

1760

1610

1320

1150

860

8

8

9

11

14

35

35

40

49

60

29

20

49

69

147

552

498

417

326

265


Температура испытания, ºС

Предел текучести ,σ0,2 МПа

Временное сопротивление  σв, МПа

Относительное удлинение δ5

Относительное сужение ψ

KCU, Дж/см2

%

Закалка 830 ºС, масло. Отпуск 550 ºС

200

300

400

500

700

680

610

430

880

870

690

490

15

17

18

21

42

58

68

80

118

-

98

78

Образец диаметром 10 мм и длиной 50 мм, кованый и отожженый. Скорость деформирования 5 мм/мин. Скорость деформации 0,002 1/с

700

800

900

1000

1100

1200

140

54

41

24

11

11

175

98

69

43

26

24

33

59

65

68

68

70

78

98

100

100

100

100

-

-

-

-

-

-


Сечение, мм

Предел текучести, σ0,2

Временное сопротивление  σв,

Относительное удлинение δ5

Относительное сужение ψ

KCU, Дж/см2

HB

МПа

%

не менее

Закалка 840-860 ºС, вода, масло. Отпуск 580-650 ºС, вода, воздух

101-200

201-300

301-500

490

440

345

655

635

590

15

14

14

45

40

38

59

54

49

212-248

197-235

174-217


Предел выносливости

Состояние стали

σ-1, МПа

τ-1, МПа

n

363

470

509

333

372

-

-

-

240

-

106

106

-

5·105

-

σв=690 МПа.

σв=940 МПа.

σ0,2=870 МПа, σв=960 МПа

σв=690 МПа

Закалка 860 ºС, мало, отпуск 580 ºС


Температура, ºС

Термообработка

20

-25

-40

-70

Ударная вязкость KCU, Дж/см2

160

91

148

82

107

-

85

54

Закалка 850 ºС, масло. Отпуск 650 ºС

Закалка 850 ºС, масло. Отпуск 580 ºС


Расстояние от торца, мм

Примечание

1,5

4,5

6

7,5

10,5

13,5

16,5

19,5

24

30

Закалка 850 ºС

Прокаливаемость

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

Твердость для полос прокаливаемости, HRCЭ


Термообработка

Количество мартенсита, %

Критическая твердость HRCЭ

Критический диаметр, мм

в воде

в масле

Закалка

50

90

43-46

49-53

38-76

23-58

16-48

6-35


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

Температура ковки, ºС:

начала 1250,

конца 800.

Заготовки сечением до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Свариваемость – трудно свариваемая; способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС – необходима последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии при HB 163-168, σв=610 МПа, КV т.в. спл =0,95, КV б. ст =0,95.

Флокеночувствительность – чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости – склонна.

Назначение: 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.

Полосы прокаливаемости

По требованию потребителя, указанному в заказе, пачки, концы или торцы горячекатаных и кованых прутков, а по согласованию изготовителя с потребителем и калиброванных прутков из стали всех марок в зависимости от группы  должны  маркироваться краской в соответствии с таблицей

Группа стали

Цвет маркировки

Хромистая

Зеленый + желтый


Сортамент:

горячекатаная квадратная – ГОСТ 2591-88,

горячекатаная квадратная ­– ГОСТ 2590-88,

горячекатаная шестигранная – ГОСТ 2879-88,

горячекатаная полосовая – ГОСТ 103-76,

кованая круглая и квадратная – ГОСТ 1133-71,

калиброванная круглая – ГОСТ 7417-75,

калиброванная квадратная – ГОСТ 8559-75,

калиброванная шестигранная – ГОСТ 8560-78,

серебрянка – ГОСТ 14955-77

markmet.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *