Что такое сталь 40х

Марка стали — 40Х

Стандарт — ГОСТ 4543

Заменитель — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР

Сталь 40Х содержит в среднем 0,4% углерода, Х — указывает содержание хрома в стали примерно 1%.

Из легированной конструкционной стали 40Х изготовляют различные нагруженные детали, подвергающиеся закалке и отпуску: валы, вал-шестерни, коленчатые и кулачковые валы, оси, плунжеры, штоки, кольца, шпиндели, оправки, рейки, пальцы, рычаги, зубчатые колеса, зубчатые венцы, ответственные болты, шпильки.

Массовая доля основных химических элементов, %
C — углерода	Si — кремния	Mn — марганца	Cr — хрома
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10

Температура критических точек, °С
Ac1	Ac3	Ar1	Ar3
743	815	693	730

Технологические свойства
Ковка	Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость	Трудносвариваемая. Способы сварки: ручная дуговая сварка, электрошлаковая сварка. Необходимы подогрев и последующая термообработка. Контактная сварка — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	В горячекатаном состоянии состоянии при HB 163-168 и σв = 610 МПа: Kv твердый сплав = 1,2 Kv быстрорежущая сталь = 0,95
Флокеночувств.	Чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости	Склонна

Физические свойства	Температура испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости E, 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 ρn, кг/м 3	7850	—	7800	—	—	7650	—	—	—	—
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К)	41	40	38	36	34	33	31	30	27	—
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м	278	324	405	555	717	880	1100	1330	—	—
20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
Коэффициент линейного расширения α*10 6 , K -1	11,8	12,2	13,2	13,7	14,1	14,6	14,8	12,0	—	—
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)	466	508	529	563	592	622	634	664	—	—

Отверстия под резьбу

Таблица сверл для отверстий под нарезание трубной цилиндрической резьбы.

Размеры гаек под ключ

Основные размеры под ключ для шестигранных головок болтов и шестигранных гаек.

G и M коды

Примеры, описание и расшифровка Ж и М кодов для создания управляющих программ на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

Типы резьб

Типы и характеристики метрической, трубной, упорной, трапецеидальной и круглой резьбы.

Масштабы чертежей

Стандартные масштабы изображений деталей на машиностроительных и строительных чертежах.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при точении.

Отверстия под резьбу

Таблица сверл и отверстий для нарезания метрической резьбы c крупным (основным) шагом.

Станки с ЧПУ

Классификация станков с ЧПУ, станки с ЧПУ по металлу для точения, фрезерования, сверления, расточки, нарезания резьбы, развёртывания, зенкерования.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при фрезеровании.

Форматы чертежей

Таблица размеров сторон основных и дополнительных форматов листов чертежей.

CAD/CAM/CAE системы

Системы автоматизированного проектирования САПР, 3D программы для проектирования, моделирования и создания 3d моделей.

Чтение чертежей

Техническое черчение, правила выполнения чертежей деталей и сборочных чертежей.

Применение легированной Стали 40Х при производстве валов и зубчатых колёс редукторов.

Сталь 40Х. Применение в производстве.

Сталь 40Х является конструкционной углеродистой легированной сталью. После закалки и соответствующего отпуска, Сталь 40Х приобретает высокую прочность при одновременном сохранении достаточной пластичности, позволяющей применять её при производстве валов-шестерен первой ступени редукторов типа РМ, таких как редуктор РМ 250, редуктор РМ 350, редуктор РМ 750, редуктор РМ 850 и редуктор РМ 1000. Также из Стали 40Х изготовлены зубчатые колёса редукторов типа Ц2Н. Это редуктор Ц2У 400, редуктор Ц2Н 450, редуктор Ц2Н 500, редуктор Ц2Н 630 и редуктор Ц2Н 710. Все подробные характеристики этих механизмов приведены в нашем каталоге.

Химический состав стали.

Основные показатели химического состава Стали 40Х оговорены в её маркировке – от 0,36 до 0,44%, а буква Х означает присутствие легирующего элемента – хрома, доля которого в составе от 0,8 до 1,1%. Ниже приведён полный состав:

• железо (Fe) – до 97%;
• кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%;
• марганец (Mn) – от 0,5 до 0,8%;
• никель (Ni) – до 0,3%;
• сера (S) – до 0,035%;
• фосфор (P) – до 0,035%;
• хром (Cr) – от 0,8 до 1,1%;
• медь (Cu) – lдо 0,3%;

Существующие ГОСТы на Сталь 40Х.

Ввиду большого разнообразия существующего проката и заготовок из Стали 40Х, качество и характеристики всего выпускаемого ассортимента регламентируются следующими ГОСТами:

• круг Саль 40Х ГОСТ 2590-2006 (ГОСТ 2590-88) круг (пруток) стальной горячекатаный;
• круг Сталь 40Х ГОСТ 7417-75 круг (пруток) калиброванный;
• круг Сталь 40Х ГОСТ 14955-77 круг (пруток) со специальной отделкой поверхности (серебрянка);
• шестигранник Сталь 40Х ГОСТ 2879-2006 (ГОСТ 2879-88) шестигранник горячекатаный;
• шестигранник Сталь 40Х ГОСТ 8560-78 шестигранник калиброванный;
• лист Сталь 40Х ГОСТ 19903-74 прокат листовой горячекатаный;

Сталь 40Х. Механические свойства.

ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	НВ, не более
4543-71	Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло	25	780	980	10	45	59
8479-70	Поковки:	500-800	245	245	470	15	30	34	143-179
	нормализация	300-500	275	275	530	15	32	29	156-197
	закалка, отпуск	500-800	275	275	530	13	30	29	156-197
	нормализация	до 100	315	315	570	17	38	39	167-207
		100-300				14	35	34
	закалка, отпуск	300-500	315	315	570	12	30	29	167-207
		500-800				11	30	29
	нормализация	до 100	345	345	590	18	45	59	174-217
		100-300		345		17	40	54
		300-500		14		38	49
	закалка, отпуск	до 100	395	395	615	17	45	59	187-229
		100-300				15	40	54
		300-500				13	35	49

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ4 (%)	ψ %	KCU (кДж / 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

Механические свойства Стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
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 при повышенных температурах

Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
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 отожжённый. 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

Предел выносливости

σ-1, МПА	J-1, мПа	n	Состояние стали
363	240	106	σв=690 МПа
470		106	σв=690 МПа
509		5*106	σ0,2=690 МПа, σв=690 МПа
333			σв=690 МПа
372			Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С

Ударная вязкость Стали 40Х KCU (Дж/см.кв.)

Т= +20 °С	Т= -25 °С	Т= -40 °С	Т= -70 °С	Термообработка
160	148	107	85	Закалка 850 °С, масло, отпуск 650 °С
91	82		54	Закалка 850 °С, масло, отпуск 580 °С

Прокаливаемость стали по ГОСТ 4543-71

Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	4,5	6	7,5	10,5	13,5	16,5	19,5	24	30	Закалка 860 °С
20,5-60,5	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, HRC

Физические свойства Стали 40Х

T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2,14	7820	210
100	2,11	11,9	46	7800	466	285
200	2,06	12,5	42.7	7770	508	346
300	2,03	13,2	42.3	7740	529	425
400	1,85	13,8	38.5	7700	563	528
500	1,76	14,1	35.6	7670	592	642
600	1,64	14,4	31.9	7630	622	780
700	1,43	14,6	28,8	7590	634	936
800	1,32	26	7610	664	1100
900	26,7	7560	1140
1000	28	7510	1170
1100	28,8	7470	120
1200	7430	1230

Расшифровка сокращённых обозначений

временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа

предел упругости, МПа

предел текучести условный, МПа

относительное удлинение после разрыва, %

предел текучести при сжатии, МПа

предел кратковременной прочности, МПа

ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2

предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа

твердость по Бринеллю

твердость по Виккерсу

твердость по Роквеллу, шкала С

твердость по Роквеллу, шкала В

твердость по Шору

относительная осадка при появлении первой трещины, %

предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа

предел прочности при изгибе, МПа

Образцы продукции из стали 40Х.

Ниже приводим образцы некоторой продукции, изготавливаемой нашей организацией из стали 40Х.

Назначение (применение) стали марки 40Х

Оси, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, кулачки, зубчатые венцы, болты, полуоси, пиноли, втулки и другие детали повышенной прочности. Валы, диски и роторы паровых турбин., трубы.

Вид поставки (металлопрокат)

Сортовой прокат — ГОСТ 4543-71 Поковки — ГОСТ 8479-70 Трубы — ГОСТ 8733-74

Химический сотав стали 40Х, %, по ГОСТ 4543-71

C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu	N
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	≤0,035	≤0,035	0,8-1,1	≤0,3	≤0,3	≤0,008

Температура критических точек, ºС

Ac1	Ac3	Ar1	Ar3
743	815	693	730

Механические свойства при комнатной температуре

ГОСТ	Режим термообработки			Сечение, мм	σ 0,2 Н/мм 2	σ в Н/мм 2	δ , %	Ψ , %	KCU, Дж/см 2	HRC	HB
	Операция	t, ºC	Охлаждающая среда		не менее
4543-71	Отжиг	820-840	С печью	5-250	Не определяются					—	≤217
	Закалка Отпуск	845-875 450-550	Масло Вода или масло	≤80	785	980	10	45	59	—	—
				81-150			8	40	54	—	—
				151-250			7	35	51	—	—
8479-70	Закалка Отпуск	840-860 550-650	Вода или масло Вода, масло, воздух или печь	≤100	490	655	16	45	59	—	212-248
				101-300	490	655	13	40	54	—
				301-500	395	615	13	35	49	—	187-229
				501-800	315	570	11	30	29	—	167-207
	Нормализация Отпуск	850-870 560-650	Воздух Воздух	≤100	345	590	18	45	59	—	174-217
				101-300	315	570	14	35	34	—	167-207
				301-500	275	530	15	32	29	—	156-197
				501-800	245	470	15	30	34	—	143-179
8733-74	В термически обработанном состоянии	—	—	Ø5-250 s=5-24	—	618	14	—	—	—	≤217

Предел выносливости, Н/мм 2		Термообработка	Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2 , при t, ºС						Термообработка
σ -1	τ -1		+20		-25	-40	-70	-80
380 230 1	—	Закалка c 860ºC в масле, отпуск при 550 ºC	163	—	151	109	87	—	Закалка c 860 ºC в масле , отпуск при 550 ºC
1 Образец с надрезом			93	—	84	—	55	—	Закалка c 860 ºC в масле , отпуск при 580 ºC

Коррозионная стойкость

Среда	t, ºC	Скорость коррозии, мм/год
—	—	—

Технологические характеристики стали 40Х

Ковка		Охлаждение поковок, изготовленных
Вид полуфабриката	Температурный интервал ковки, ºС	из слитков		из заготовок
		Размер сечения, мм	Условия охлаждения	Размер сечения, мм	Условия охлаждения
Слиток	1250-800	—	—	≤350	На воздухе
Заготовка	1250-800

Свариваемость	Обрабатываемость резанием	Флокеночувствительность

Трудно свариваемая.
Способы сварки: РД, РАД и КТ.
Необходимы подогрев и
последующая термообработка.

В горячекатаном состоянии при
163-168 HB и σ _в=620 Н/мм 2 .
Kv=1,2 (твердый сплав)
Kv=0,95 (быстрорежущая сталь)