Сталь 40х расшифровка марки стали

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)

Опишите технологию термической обработки детали «втулка» из стали 40Х.

Ответ на вопрос №1.

Термическая обработка металлов и сплавов — процесс тепловой обработки металлических изделий, целью которого является изменение структуры и свойств в заданном направлении.

Среди основных видов термической обработки следует отметить:

Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.

Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки, зависит от материала.

Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке. Материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.

Дисперсионное твердение (старение). После проведения отжига проводится нагрев на более низкую температуру с целью выделения частиц упрочняющей фазы. Иногда проводится ступенчатое старение при нескольких температурах с целью выделения нескольких видов упрочняющих частиц.

Рассмотрим технологию термической обработки детали «втулка» из стали 40Х.

Сталь 40Х применяют для изготовления осей, валов, вал-шестерен, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности.

Втулка — деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы (с осевой симметрией), имеющая осевое отверстие, в которое входит сопрягаемая деталь. В зависимости от назначения различают втулки подшипниковые, закрепительные, переходные и др.

Втулка переходная — инструмент, используемый на металлообрабатывающем оборудовании для установки инструмента с разными конусами Морзе.

На токарном станке втулка переходная используется для установки инструмента в заднюю бабку, неподвижного центра в переднюю бабку.

Для фрезерного станка втулка переходная — основной переходный элемент, позволяющий значительно снизить затраты на технологическую подготовку производства.

В качестве материала для изготовления детали втулка используется конструкционная легированная сталь 40Х ГОСТ 4543-71. В качестве легирующего элемента в данном случае используется хром, о чем говорит соответствующая маркировка.

Расшифровка марки стали 40Х

Цифра 40 указывает на то, что углерод в стали содержится в объеме 0,4 %. Хрома содержится менее 1,5 %.

Легированная конструкционная сталь 40Х имеет очень широкую область использования. Ее применяют для изготовления валов, осей, вал-шестерней, штоков, плунжеров, кулачковых и коленчатых валов, шпинделей, колец, реек, оправок, болтов, зубчатых венцов, втулок, полуосей и прочих деталей повышенной прочности.

Технологические свойства. Марка стали 40Х трудносвариваема. Это говорит о том, что получение качественного сварного соединения при участии данного материала потребует дополнительные операции. При выполнении процесса сварки дополнительно необходимо проводить подогрев изделий до температуры 200-300°C, а по завершении путем отжига термическую обработку. Данная марка стали флокеночувствительна и имеет склонность к отпускной хрупкости.

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

Химический состав в % стали марки 40Х: