Сталь 40 что значит 40

Обновлено: 01.05.2024

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 стали	Закалка + отпуск при температуре, °С	Примерный уровень прочности, Н/мм (кгс/мм 2 )	Температура применения не ниже, °С	Использование в толщине не более, мм
40ХН	500	1000(100)	-80	50

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C	Si	Mn	Сr	Ni	P	S	Cu
					не более
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	1,00-1,40	0,035	0,035	0,30

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	В
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	1,00-1,40	—	—	—	—	—

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 Стали	Температура нагрева в °C при скорости нагрева выше Ac1 град/сек
	30-60	100-200	400-500
	Продолжительность нагрева выше Ac1 сек
	2-4	1,0-1,5	0,5-0,8
40ХН	900-940°C	920-960°C	960-1020°C

Режим умягчающей обработки стали 40ХН [1]

Марка Стали	Операция	Температура нагрева в °C	Условия охлаждения *
40ХН	Отжиг	800-820	30-40° С/ч

Ориентировочные режимы термической обработки стали 40ХН [1]

Марка Стали	Температура нагрева для закалки и нормализации в °C	Охлаждающая среда	Температура отпуска в °C	Механические свойства
				Твердость		Предел прочности при растяжении σв в кГ/мм 2	δ в %
				HB	HRC
40ХН	800-840	Масло	180-200	—	45-50	150	8
			550-600	255-286	—	85-95	14-16

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

Ориентировочные режимы предварительной термической обработки стали 40ХН [2]

Марка стали	Операция термической обработки	Температура, °C	Способ охлаждения	Твердость HB
40ХН	Нормализация	840-860	На воздухе	207-255
	Отжиг	800-830	Медленное	187-241

Механические свойства

Источник	Состояние поставки	Сечение, мм	КП	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5 (δ4), %	Относительное сужение ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
				не менее
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка с 820°С в воде или масле; отпуск при 500°С, охл. в воде или масле	25	—	785	980	11	45	69	—
ГОСТ 8479-70	Поковка. Нормализация	100-300	315	315	570	14	35	34	167-207
		300-500	12	30	29	167-207
		500-800	11	30	29	167-207
	Поковка. Закалка+отпуск	300-500	345	345	590	14	38	49	174-217
		До 100	395	395	615	17	45	59	187-229
		100-300	15	40	54
		300-500	13	35	49
		500-800	11	30	39
		До 100	440	440	635	16	45	59	197-235
		100-300	14	40	54
		300-500	13	35	49
		500-800	11	30	39
		До 100	490	490	655	16	45	59	212-248
		100-300	13	40	54
		До 100	540	540	685	15	45	59	223-262
		100-300	13	40	49
		До 100	590	590	735	14	45	59	235-277
		100-300	13	40	49

Механические свойства проката в зависимости от сечения [2]

Сечение, мм	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5, %	Относительное сужение ψ, %	Твердость HB
40	780	960	18	58	325
80	730	920	20	54	302
120	710	910	—	50	300

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 870-925°С; закалка с 790°С в масле; отпуск при 540°С.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп, °С	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5, %	Относительное сужение ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB
400	1220	1370	10	41	32	387
600	1080	1160	14	51	46	302
600	760	910	20	60	83	241

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 820°С в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5, %	Относительное сужение ψ, %
Нормализация при 850°С
20	790	18	48
200	750	—	50
300	690	20	—
400	540	25	65
500	480	25	79
600	350	27	85
Образец диаметром 6мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 50мм/мин, скорость деформации 0,031/c
700	225	36	92
800	130	57	96
900	91	71	100
1000	62	75	100
1100	45	76	100
1200	31	—	100

Предел выносливости

Характеристики прочности	σ-1, МПа	τ-1, МПа
Предел текучести σ0,2=780 МПа; Предел прочности при растяжении σв=980 МПа;НВ 300-320	490	294
Предел текучести σ0,2=690 МПа; Предел прочности при растяжении σв=880 МПа;НВ 270-300	441	274
Предел текучести σ0,2=570 МПа; Предел прочности при растяжении σв=780 МПа;НВ 200-240	392	235
Предел прочности при растяжении σв=790 МПа; нормализация; НВ 197	314-392(n=10 7 )	—

Ударная вязкость KCU

Состояние поставки	КСU, Дж/см 2 при температуре, °С
	+20	-20	-40	-60
Поковка 200×30мм. Закалка+отпуск	116	116	93	80

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 425 _2,6/10000=103 МПа, σ 425 _6/10000=138 МПа, σ 425 _6,1/100000=69 МПа; σ 535 _3,2/10000=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.
Свариваемость	Трудносвариваемая. Способ сварки — РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	Kv 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.
Флокеночувствительность	Повышенно чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости	Склонна

Прокаливаемость

Полоса прокаливаемости для стали 40ХН после нормализации при 850°С и закалки с 820°С приведена на рисунке ниже.

Сталь 40 конструкционная углеродистая качественная

Сталь 40 относится к конструкционным углеродистым нелегированным специальным качественным сталям. Сталь марки 40 рекомендуется для изготовления крепежных деталей.

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			не более
0,37-0,45	0,17-0,37	0,50-0,80	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
				не более
40	0,37-0,45	0,17-0,37	0,50-0,80	0,030	0,035	0,25	0,30	0,30

Применение

После поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ сталь марки 40 применяется для изготовления деталей средних размеров, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации, например:

• длинные валы,
• ходовые валики,
• зубчатые колеса.

После улучшения сталь 40 применяется для изготовления следующих деталей:

• коленчатые валы,
• шатуны,
• зубчатые венцы,
• маховики,
• зубчатые колеса,
• болты,
• оси.

В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности сталь марки 40 применяется для изготовления:

• муфт насосных штанг,
• валов центробежных насосов,
• компрессоров,
• роторов,
• штоков грязевых насосов,
• стволов и переводников вертлюгов,
• переводников для рабочих и бурильных труб,
• корпусов колонковых долот,
• пальцев крейцкопфов грязевых насосов,
• роликов превентора,
• конических шестерен,
• фиксаторов и шпонок буровых станков,
• цепных колес буровых лебедок,
• штифтов,
• упорных винтов,
• скалок насосов,
• цапф и т. д

Применение стали 40 для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды, °С	Дополнительные указания по применению
40 ГОСТ 1050	Сортовой прокат ГОСТ 1050	От -40 до 425	Применяется после термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре ниже минус 31°С до минус 40°С

Применение стали 40 для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали	Технические требования	Допустимые параметры эксплуатации		Назначение
		Температура стенки, °С	Давление среды, МПа (кгс/см 2 ), не более
Сталь 40 ГОСТ 1050, ГОСТ 10702	СТП 26.260.2043	От -40 до 425	10 (100)	Шпильки, болты
			16 (160)	Гайки
		От -40 до 450	16 (160)	Шайбы

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 40 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см 2 ) (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, стандарт или ТУ		40 ГОСТ 1050
Технические требования		ГОСТ 9399
Наименование детали		Фланцы
Предельные параметры	Температура стенки, °С, не более	От -40 до +200
	Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) не более	32 (320)
Обязательные испытания	σ0,2	+
	σв	+
	σ	+
	f	+
	KCU	+
	HB	+
Контроль	Дефектоскопия	+
	Неметаллические включения	—

Стойкость стали 40 против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T
Нестойкая	6	0,005-0,05

ПРИМЕЧАНИЕ
Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Термообработка

Детали из стали марки 40 подвергаются нормализации при температуре 860-880° С или закалке в воде с температуры 840-860° С с последующим отпуском; температура отпуска устанавливается в зависимости от требуемых механических свойств. Так, например, детали буровых установок (шестерни, фиксатор, шпонки) превентора (плита основной опоры, ролики) подвергаются отпуску при температуре 550° С, цепные колеса буровой лебедки — при температуре 500 С.

Твердость HB для металлопродукции из стали 40 (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	Твердость HB, не более, для металлопродукции
	горячекатаной и кованой		калиброванной и со специальной отделкой поверхности
	без термической обработки	после отжига или высокого отпуска	нагартованной	после отжига или высокого отпуска
40	217	187	241	197

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	не менее
	Предел текучести σт, Н/мм 2	Временное сопротивление σв, Н/мм 2	Относительное удлинение δ5, %	Относительное сужение Ψ, %
40	335	570	19	45

Механические свойства проката

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σ0,2, МПа	δ5(δ4), %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
			не менее
ГОСТ 1050-88	Сталь горячекатаная, кованая калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации	25	570	19	45	59	—
	Сталь калиброванная 5-й категории:
	после нагартовки	—	610	6	35	—	—
	после отжига или высокого отпуска	—	510	14	40	—	—
ГОСТ 10702-78	Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска и отжига	—	До 590	—	40	—	197
ГОСТ 4041-71 (образцы поперечные)	Лист термообработанный 1 и 2-й категорий	4-14	510-650	21	—	—	167
ГОСТ 1577-93	Лист нормализованный или горячекатаный	80	560	20	—	—	—
	Лист отожженный или высокоотпущенный	80	520	21	—	—	—
	Полоса нормализованная или горячекатаная	6-25	570	19	45	—	—
ГОСТ 16523-89 (образцы поперечные)	Лист горячекатаный	До 2	510-660	(16)	—	—	—
		2-3,9		(17)	—	—	—
	Лист холоднокатаный	До 2	510-600	(17)	—	—	—
		2-3,9		(18)	—	—	—
ГОСТ 2284-79	Лента холоднокатаная отожженная	0,1-4	450-700	(14)	—	—	—
	Лента нагартованная, класс прочности Н2	0,1-4	850-1050	—	—	—	—
ГОСТ 10234-77	Лента отожженная плющеная	0,1-4	До 700	10	—	—	—

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка	Сечение, мм	КП	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ, не более
			не менее
Нормализация	300-500	215	215	430	18	40	44	123-167
	500-800				16	35	39
	100-300	245	245	470	19	42	39	143-179
	300-500				17	35	34
	До 100	275	275	530	20	40	44	156-197
	100-300				17	38	34
Закалка+отпуск	300-500	275	275	530	15	32	29	156-197
	500-800				13	30	29
	100-300	315	315	570	14	35	34	167-207
	До 100	345	345	590	18	45	59	174-217

Механические свойства после закалки с 850 °С в масле

tотп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ, не более
200	750	930	7	45	29	267
300	710	860	8	51	69	247
400	640	790	10	57	88	225
500	550	730	12	62	127	208
600	450	660	16	66	167	188
700	380	620	17	71	206	170

Механические свойства при повышенных температурах [81]

tисп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %
700	99	140	48	85
800	70	110	53	97
900	54	71	55	100
1000	28	58	69	100
1100	24	37	60	100
1200	16	26	87	100
1300	12	18	56	100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 6 мм и длиной 80 мм, прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.

Ударная вязкость KCU [28]

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
	+20	-40	-80
Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 400 °С	78	55	51

Предел выносливости [140]

Термообработка	σ-1, МПа
Отжиг при 850 °С, σ0,2 = 275 МПа, σв = 520 МПа	231
Закалка с 845 °С, в воду; отпуск при 550 °С, σ0,2 = 600 МПа, σв = 710 МПа, НВ 209	393
Закалка с 845 °С в масло; отпуск при 430 °С, σ0,2 = 415 МПа, σв = 630 МПа	230

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 _1/100000 = 100 МПа; σ 450 _1/100000 = 50 МПа; σ 500 _1/100000 = 30 МПа; σ 400 _1/10000 = 260 МПа; σ 500 _1/10000 = 70 МПа; σ 400 _1/100000 = 190 МПа; σ 500 _1/100000 = 44 МПа.

Технологические свойства [81]

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 400 мм на воздухе.

Свариваемость — ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,2 и K_{v б.ст} = 1,05 в горячекатаном состоянии при НВ 170 и ав= 520 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88) [51]

Полоса прокаливаемости стали 40 после нормализации при 850 °С и закалки с 850 °С приведена на рисунке ниже.

Сплав высокого качества — марка стали 40. Основные характеристики

Сталь — это сплав железа и углерода. В нормальных случаях доля углерода колеблется от 0,1 до 2,14 %. Но в связи с тем, что в состав легированных сталей может входить множество других компонентов, сегодня сталь означает сплав, в котором доля железа составляет не менее 45 %. Сталь 40 — это конструкционная углеродистая сталь высокого качества, она сваривается только в ограниченном объеме.

Характеристики материала

Существует множество марок, которые имеют различия в структуре, химическом составе, механических и физических свойствах. Комплекс различных характеристик определяет широкое применение этих сплавов.

Твердость

• По Роквеллу. Показатель HRC относится к шкале твердости Роквелла. Шкала Роквелла широко используется металлургами для определения твердости куска стали: чем больше число, тем тверже сталь. HRC — 217 МПА.
• По Бринеллю. Твердость по Бринеллю (HB), метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости HB определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка. HB 10 -1 — 187 ОПа.
• В состоянии плавки. Твердость в течение периода плавления колеблется в пределах 18 МПа.

Плотность

Плотность ρn, кг/м 3 — 7850 кг/м³.

Марка

Содержание углерода и иных добавок в составе сплава

Сталь представляет собой сплав железа с концентрацией углерода не более 2,14 %. 40x относится к высококачественным углеродистым конструкционным сталям.

Помимо углерода, сплав также содержит легирующие добавки и вредные примеси.

Fe, %	C, %	Si, %	Mn, %	Ni, %	S, %	P, %	Cr, %	Cu, %
Около 97	0,36 – 0,44	0,17 – 0,37	0,50 – 0,80	Не более 0,30	Не более 0,035	Не более 0,035	0,80 – 1,10	Не более 0,30

к содержанию ↑

Предел прочности

Прочность — это устойчивость металла к внешним нагрузкам. Сталь обладает высокой прочностью — 271 МПа.

Предел текучести

Предел текучести стали 40х составляет 785 Н/мм 2 .

Ударная вязкость

Ударная вязкость стали демонстрирует степень ее надежности и способности противостоять разрушению, которое вызвано повышенным растягивающим напряжением между атомами металла. Значения ударной вязкости зависят от стальной конструкции и температуры, при которой проводится испытание. Ударная вязкость составляет 400–850 кДж/кв. м.

Температура эксплуатации

Максимально допустимая температура составляет плюс 425 градусов.

• Жаростойкость — не окисляется при высоких температурах, не образовывается накипь.
• Жаропрочность — способность сохранять прочность при высоких температурах.
• Окисляемость — способность соединяться с кислородом.
• Коррозионная стойкость — не окисляется.

Отпускная хрупкость

Существует два вида праздничной хрупкости. Хрупкость праздника первого рода, или необратимость, проявляется при празднике около 300 °C, а хрупкость праздника второго рода, или обратимость, обнаруживается после праздника выше 500 °C.

Свариваемость

• РДС, ЭШС. Требуется нагрев и последующая термическая обработка.
• КТС — требуется последующая термическая обработка.

Группа

Сталь делится на три группы:

• А — для производства продуктов, которые не подвергаются горячей обработке.
• Б — для производства изделий и конструкций горячей обработки.
• Б — для изготовления сварных изделий и конструкций.

ГОСТ 1050-2013 — Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей.

Сколько стоит?

Материал оценивается традиционно: по степени обработки, типу продукта, карте, настроению рынка. Мировая цена определяется Лондонской биржей металлов. В начале июня 2021 года она составляла 506 долларов за тонну обычной стали.

Расшифровка

При расшифровке можно определить количество углерода и хрома. Цифра 40 указывает на содержание углерода, диапазон колеблется в пределах 0,36–0,40 %. Буква «X» указывает на наличие хрома, который повышает коррозионную стойкость материала.

Сфера применения

Сталь 40x в основном используется для производства деталей, которые подвергаются высоким нагрузкам и требуют улучшенных показателей прочности. Детали чаще всего бывают целыми, потому что эту марку трудно сварить. По большей части из нее изготавливают вращающиеся части механизмов.

Сталь используется в машиностроении, при изготовлении крепежных деталей для автомобильных и железнодорожных мостов, работающих при низких температурах. В режущих инструментах из нее изготавливают части конструкции, которые не соприкасаются с режущим материалом. Кроме того, из этой хромированной стали изготавливаются толстостенные трубы со сварным швом.

После упрочнения нагревом ТВЧ сталь марки 40 используется для изготовления деталей среднего размера, требующих высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при низкой деформации, например, длинных валов, ходовых валиков, зубчатых колес.

Свойства

При заказе материала необходимо учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, чтобы она подходила для конкретного применения. Без понимания свойств существует риск покупки сырья, которое не соответствует прочности, уровню защиты от коррозии, качеству свариваемости и другим характеристикам.

Технологические

Показывает поведение стали при разных вариантах обработки.

Свариваемость:	ограниченно свариваемая.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	не склонна.

Физические

• Теплопроводность, то есть способность передавать тепло из областей с высокой температурой в области с более низкой температурой. k = 11,2-48,3 Вт/мК.
• Высокая электропроводность — способность передавать электрический ток.
• Высокая плотность — это масса вещества, заключенного в одном объеме.
• Теплоемкость.
• Модуль упругости. Е = 190-210 ГПа.

Понятие модуля упругости стали (Е) представляет собой отношение упругой деформации твердого тела к упругой деформации под действием силы. Эта характеристика напрямую зависит от напряжения, а точнее, является производной от отношения напряжения к упругой деформации.

Аналоги

Сталь 40х может быть заменена отечественными аналогами:

Зарубежные аналоги

Аналоги производятся и в других странах. Зарубежные аналоги имеют другую маркировку, однако составы этих сплавов приблизительно совпадают:

Основные характеристики стали марки 40х, ее применение и аналоги

Сталь 40х используется для изготовления деталей сложных механизмов, участвующих в добыче газа, нефти и атомной энергии. Конечный продукт представлен в виде составляющих стальных балок для эстакад и железных дорог. И, поскольку в состав марки «40х» входит хром, такая сталь становится термически более прочной и устойчивой к коррозии.

Её применение в промышленности многообразно — кулачковые и коленчатые валы, оси/полуоси, штоки, кольца, рейки, болты, втулки и многое другое.

Характеристики

К числу характеристик стали 40х относят:

• твёрдость;
• плотность;
• предел текучести/прочности;
• ударную вязкость и пр.

Твёрдость стали (hb – hrc) может выражаться в разных числовых значениях, в зависимости от шкалы измерения:

• По Роквеллу — методика основана на измерении глубины проникновения индентора (твёрдого наконечника) в исследуемый материал. Твёрдость по этой шкале составляет 217 МПа.
• По Бринеллю — индентор вдавливают в образец металла в течение 2-8 секунд (нагрузка — плавно нарастающая) и измеряют диаметр получившегося отпечатка. В качестве инденторов применяют шарики из прочных сплавов диаметром от 1 до 10 мм. Твёрдость стали 40х по Бринеллю равна 187 МПа.
• В состоянии плавки — твёрдость в период плавления колеблется в пределах 18 МПа.

Обратите внимание! Чем твёрже сталь, тем меньшей прочностью она обладает. В первом случае её невозможно (или сложно) чем-либо поцарапать, во втором — она способна повредиться даже от лёгкого удара (это и есть недостаточная прочность).

Плотность стали 40х равна 7820 кг/м³. Плотность вещества является постоянной величиной, и измеряется при помощи гидростатического метода — образец взвешивают в воздухе, а потом в воде, и вычисляют его плотность (отношение массы тела к объёму). Жидкость, используемая в качестве измерения, должна хорошо смачивать материал, но при этом не вступать с ним в реакцию. Поэтому для взвешивания применяют дистиллированную воду.

Возможные заменители — 45Х, 38ХА, 40ХС и др. Класс: конструкционная легированная. Вид и состояние поставки:

• сортовой прокат (в т. ч. фасонный);
• пруток и серебрянка;
• лист толстый;
• трубы и т. д.

Термин «конструкционная» указывает на то, что металл используется для изготовления различных конструкций, механизмов и деталей, например, в сфере строительства и машиностроения.

Химический состав

Цифра «40» присутствует в марочнике неслучайно, указывая на процентное содержание углерода в сплаве (от 0,36 до 0,44). А буква «Х» свидетельствует о наличии хрома (от 0,8 до 1,1%). Также в химсоставе присутствуют и другие химические элементы:

• железо — около 97%;
• кремний — не более 0,37%;
• марганец — до 0,8%;
• никель — 0,3;
• сера — всего 0,035%;
• фосфор — 0,035%;
• медь — около 0,3%.

Важно! В качестве примесей сталь содержит молибден, вольфрам, титан и ванадий. Допустимое количество каждого из них не превышает 0,20% для первых двух и 0,05% для вторых. Также стандарт не запрещает присутствия алюминия и бора (в минимальном количестве, процентное содержание не указывается).

Под пределом прочности понимают такое механическое напряжение, выше которого материал разрушается или деформируется. Максимальная прочность стали в момент сгиба составляет 509 МПа, а при временном сопротивлении — 960 МПа.

Этот показатель измеряется с помощью испытаний на растяжение и деформацию. При этом устанавливают не только предел прочности, но и удлинение, временное сопротивление и др.

Физический предел текучести — это значение напряжения, при котором деформация испытываемого материала увеличивается без дополнительной нагрузки. Предел текучести стали 40х равен 785 Н/мм2. На конечный результат влияют различные факторы:

• толщина металла;
• режим термообработки;
• наличие примесей в составе продукта;
• дефекты кристаллической решётки и т. д.

Прочность

Прочность — это стойкость металла к воздействию внешних нагрузок. Чтобы узнать, какая прочность стали, проводят испытания на специальных машинах с разной мощностью. Последние состоят из нагружающего механизма, создающего усилие, и бывают механическими и гидравлическими.

Сталь 40х обладает высокой прочностью — 271 МПа. Также она способна сохранять структуру при больших нагрузках.

Ударная вязкость данной марки составляет 400 – 850 кДж/кв. м. Предел прочности на разрыв равен 980 Н/м2. Под ударной вязкостью понимают способность металла поглощать механическую энергию, образующуюся в процессе разрушения и деформации.

Средняя температура эксплуатации стали 40х — минус 40 градусов. Максимально допустимая температура — плюс 425 градусов. Это важные показатели характеристики применения материала в комфортных для металлических изделий условиях. Значения выше или ниже могут привести к процессам разрушения и деформации.

Вот механические свойства стали 40х в зависимости от закалки при температуре 860 градусов в масле и температурой отпуска, равной 500 градусов:

• Предел текучести — в пределах 785 МПа.
• Временное сопротивление — 980 МПа.
• Минимальное относительное удлинение — не более 10%.
• Относительное сужение — 45%.

Обратите внимание! Также под механическими свойствами подразумеваются такие показатели, как твёрдость, прочность, пластичность и упругость.

Отпускная хрупкость — это особое состояние сплава, характеризующееся небольшим значением ударной вязкости. При нормальных условиях этот показатель на оказывает влияния на механические свойства стали.

Специалисты дают описание 2 видов отпускной хрупкости:

• Первая — подразумевает температуры 250-35- градусов.
• Вторая — отпуск при температурах выше 500 градусов.

Следовательно, в первом случае материал будет более прочным, во втором — более хрупким.

Средняя цена по России в 2021 году

Стоимость стали 40х зависит от размера горячекатаного круга:

• От 52-100 мм — 36 руб. за 1 кг.
• От 105-200 мм — 35 руб. за 1 кг.
• От 210-290 мм — 34 руб. за 1 кг.
• От 310-500 мм — 55 руб. за 1 кг.

Материал производится по ГОСТу 2590-88 и относится к сортовому металлопрокату (как разновидность) — представлен в виде стержня с круглым сечением.

Название «Сталь 40х» расшифровывается очень просто. Цифры означают содержание углерода в составе продукта (в процентном соотношении до 0,40%). Тогда как буква «Х» говорит о присутствии хрома (используется как дополнительное легирующее вещество) — его содержание не превышает 1,1%.

Где применяется?

Сталь 40х широко используется в машиностроительных отраслях для производства высокопрочных металлических изделий/деталей. Вот несколько наглядных примеров области применения:

• трубы для отопительных систем;
• роторы/диски для паровых турбин;
• крепежные элементы;
• кулачковые/коленчатые валы и др.

Листовую сталь применяют для горячей и холодной штамповки, а также обшивки каркаса. А ещё, эту марку используют для изготовления кухонной утвари, например, ножей для резки фруктов/овощей/мяса, и в области медицины (хирургические скальпели и пр.). Материал считается безопасным для человеческого организма.

Различают технологические и физические свойства стали 40х. Подробнее см. ниже.

Технологические свойства подразумевают применение и эксплуатацию стальных изделий при соответствующей температуре:

• Шайбы и гайки — от -40 до +450 градусов.
• Шпильки — от -40 до +425 градусов.

К отпускной хрупкости металл не склонен.

Физические свойства определяются согласно ГОСТу 4543-2016. По государственным стандартам регламентированная плотность составляет 7,85 г/см³, и представляет собой типичную величину для конкретной марки.

Сталь 40х отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии, выдерживает экстремальные температуры ( в т. ч. резкие перепады), к тому же не требует обработки поверхностей.

Зарубежные аналоги

Помимо российских аналогов стали 40х (45Х, 40ХС, 40ХР и др.), существуют также и зарубежные, например:

• В Германии — 41CrS4, 37Cr4.
• В США — H51350, G51400.
• В Китае — 38CrA, 40CrA и др.

Сталь 40х — высокопрочный, выдерживающий практически любые нагрузки и температуры, материал. Его используют для изготовления мелких и крупных металлических деталей/готовых изделий в разных сферах производства:

• автомобилестроение;
• медицина;
• домашний быт и др.

В случае необходимости марку можно заменить отечественными или зарубежными аналогами.

Читайте также:

  
• Сортамент чугунов и сталей
  
• Как получить стальные нервы
  
• Сталь d2 или aus 8 что лучше
  
• Зачем в стальных перьях для письма делают продольный разрез
  
• Стальные мышцы как стать суперменом за 30 дней