Сталь 40х класс прочности

Обновлено: 19.05.2024

Сталь 40Х относится к конструкционным легированным хромистым сталям широкого применения. Ее главными достоинствами являются прочность, износостойкость и устойчивость к коррозии, а еще она экологична и безопасна для здоровья человека. Сталь сложна в изготовлении, что сказывается на ее стоимости. Применение сплава ограничивается условиями свариваемости, флокеночувствительностью и склонностью к хрупкости.

Расшифровка марки

Маркировка стали включает в себя информацию о химическом составе сплава, качестве и степени раскисления.

40 – указывает на процент содержания углевода в сотых долях (0,40%). В зависимости от показателя содержания углерода, сталь бывает повышенной прочности и твердости или мягкой – с высокими показателями ударной вязкости и пластичности. Чем больше углерода в сплаве, тем выше твердость, но платить за это приходится низкой устойчивостью к ударным нагрузкам. Чем меньше углерода – тем более вязкой становится сталь, но при этом она теряет в твердости и прочности.
Х – хром, легирующий элемент, содержание которого в стали 40Х составляет около 1.5%. Его основная задача – повышать устойчивость к коррозии. Хромистые стали можно применять в условиях повышенной влажности, добавление хрома – самый доступный способ сделать сталь нержавеющей. Также хром повышает прочность и твердость стали при минимальном влиянии на пластичность.

В состав сплава также входят другие химические элементы, но из-за малой концентрации они не оказывают влияния на свойства стали и не включаются в маркировку.

Виды поставки

Сталь 40Х поставляется в виде листового и сортового проката, включая фасонный:

пруток калиброванный;
пруток шлифованный;
серебрянка;
поковки;
толстый лист;
полосы;
трубы.

Использование в промышленности

Сталь 40Х применяется при изготовлении высокопрочных деталей механизмов и конструкций. К таковым относятся:

валы,
оси,
вал-шестерни,
штоки,
плунжеры,
коленчатые и кулачковые валы,
шпиндели,
кольца,
оправки,
зубчатые венцы,
болты,
рейки,
втулки.

Сталь 40Х популярна в строительстве, судостроении, машиностроении, медицине. Из стали 40Х производят ножи, в том числе медицинские скальпели. Она полностью безопасна для человеческого организма, благодаря чему может применяться при изготовлении медицинских инструментов.

Сталь 40Х редко применяется для изготовления сварных конструкций из-за ограниченной свариваемости сплава, требующей предварительной и последующей термической обработки изделия.

Характеристики

Сталь 40Х является легированной хромистой сталью, что обеспечивает ей защиту от коррозии. Высокое содержание углерода придает сплаву прочность и твердость, хром также усиливает эти качества. Износоустойчивость является одним из основных достоинств сплава. Важно отметить, что, несмотря на защиту от влаги, сталь 40Х не является нержавеющей. Показатели нержавеющих сталей начинаются от 18% содержания хрома, в то время как в стали 40Х хром содержится в количестве 1.5%. Полноценная нержавейка существенно превосходит сталь 40Х по антикоррозионным свойствам, это важно знать, если вы выбираете именно нержавеющую сталь.

Свариваемость стали 40Х ограничена, материал считается трудносвариваемым. Это плата за высокое содержание углерода и хрома. Также сталь 40Х является флокеночувствительной и склонной к отпускной хрупкости. Ковка начинается при температуре 1250С, заканчивается при температуре 800С, охлаждать сталь рекомендуется на открытом воздухе. Температура критических точек материала сталь 40Х: Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 782 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693.

Перед и после сваривания сталь следует подвергнуть термической обработке, это позволит избежать растрескивания швов. Способы сварки: КТС, ЭШС, РДС.

Марка стали

Заменитель стали

сталь 45Х, сталь 38ХА, сталь 40ХН,

сталь 40ХС, сталь 40ХФ, сталь 40ХР

Классификация стали

Сталь конструкционная легированная ГОСТ 4543-71

Вы можете купить сталь 40Х в следующих видах металлопроката:

круг ст 40Х ГОСТ 2590-2006 (ГОСТ 2590-88) круг (пруток) стальной горячекатаный

круг ст 40Х ГОСТ 7417-75 круг (пруток) калиброванный

шестигранник ст 40Х ГОСТ 2879-2006 (ГОСТ 2879-88) шестигранник горячекатаный

шестигранник ст 40Х ГОСТ 8560-78 шестигранник калиброванный

лист ст 40Х ГОСТ 19903-74 прокат листовой горячекатаный

Применение стали 40Х

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.

Обработка

Сталь 40Х – улучшаемый сплав, термическая обработка позволяет повысить характеристики металла. Сталь 40Х подвергают закаливанию и отпуску. Закаливание проводится в масле, это благоприятно сказывается на качестве верхнего слоя. Охлаждение желательно проводить в масле. Если это невозможно из-за размеров заготовки, используется воздушная среда. Категорически не рекомендуется охлаждать изделие в воде, т.к. это приводит к таким дефектам, как образование окалины. Отпуск также проводится в масле, эта процедура позволяет снизить внутреннее напряжение металла, возникшее в результате обработки. Грамотно проведенная термическая обработка существенно повышает эксплуатационные сроки материала. Твердость стали после обработки повышается до 217 НВ.

Температура закаливания составляет 860С. Температура отпуска зависит от среды. На воздухе она составляет 200С, а в масляной ванне 500С.

Аналоги

У стали 40Х множество аналогов как в России, так и за рубежом. Сталь может быть заменена по меньшей мере шестью отечественными марками хромистых сталей, почти идентичными по свойствам и характеристикам. Информацию о точных и приблизительных аналогах стали 40Х можно посмотреть в таблицах ниже.

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.

К числу характеристик стали 40х относят:

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

Твердость

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

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.

Марка

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).

Предел прочности

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.

Предел текучести

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

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.

Температура эксплуатации

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.

Механические свойства

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

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.

Расшифровка

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.

Свойства

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

Технологические

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

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.

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.

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 ρn, кг/м 3 — 7850 кг/м³.

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 ↑

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

Показывает поведение стали при разных вариантах обработки.

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

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.

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:

Конструкционная легированная сталь 40Х

Сталь 40Х относится к конструкционным легированным сталям и применяется для изготовления следующих деталей:

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.

Расшифровка стали 40Х

Число 40 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х равно 0,4%.
Буква Х указывает среднее содержания хрома до 1,5%.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C, углерод	Mn, марганец	Si, кремний	P, фосфор	S, сера	Cr, хром	Ni, никель	Cu, медь	As, мышьяк
0,36-0,44	0,5-0,8	0,17-0,37	не более 0,25	не более 0,04	не более 0,035	не более 0,25	не более 0,25	не более 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	B
40Х	0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10	—	—	—	—	—	—

В стали 40Х допускается массовая доля остаточных элементов, не более: вольфрама — 0,20 %, молибдена — 0,11 %, ванадия — 0,05 % и остаточного или преднамеренно введенного титана (за исключением стали марок,
перечисленных в примечании 1 настоящей таблицы) — не более 0,03 %.
Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.

Твердость по Бринелю ГОСТ 4543-2016

Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном
(ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим
высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам,
указанным в таблице

Марка стали	Твердость НВ, не более
40Х	217

Примечание: Согласно ГОСТ 4543-71 твердость калиброванного проката в отожженном или высокоотпущенном состоянии, а также горячекатаного проката в нормализованном с последующим высоким отпуском состоянии может быть на 15 единиц НВ больше.

Трудносвариваемая.
Способы сварки:

РДС (ручная дуговая сварка), ЭШС (электрошлаковая сварка). Необходимы подогрев и последующая термообработка.
КТС (контактная сварка) — необходима последующая термообработка.

Применение стали 40Х для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °С	Дополнительные указания по применению
40Х ГОСТ 4543	Поковки ГОСТ 8479. Сортовой прокат ГОСТ 4543	От -40 до 450	Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 30°С до минус 40°С

Применение стали 40Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Допускается применять крепежные изделия из сталей марки 40Х при температурах ниже минус 40°С до минус 60°С, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м (3 кгс·м/см ) ни на одном из испытуемых образцов.

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

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды, °С	Дополнительные указания по применению
40Х ГОСТ 4543	Сортовой прокат ГОСТ 4543, ГОСТ 1051	От -40 до 450	Применяются после улучшающей термообработки (закалка и высокий отпуск)

Применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур

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
40Х	500	1000(100)	-60	30

Стойкость стали 40Х против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T
Пониженной стойкости	4	0,15-0,25

Применение стали 40Х для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Марка стали	Вид полуфабриката или изделия	Максимально допустимая температура применения, °С
40Х ГОСТ 4543	Поковки. Крепеж	500

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,2 и K_{v б.ст} = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σ_в = 610 МПа.
Флокеночувствительность — чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Механические свойства стали 40Х по ГОСТ 4543-2516

Механические свойства металлопродукции, определяемые при температуре 20°С (-10/+15°С) на продольных термически обработанных образцах или образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок, должны соответствовать нормам, указанным в таблице

Режим термической обработки	Закалка	Температура, °С	860
		Среда охлаждения	Масло
	Отпуск	Температура, °С	500
		Среда охлаждения	Вода или масло
Механические свойства, не менее	Предел текучести σ_т, Н/мм 2		785
	Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2		980
	Относительное удлинение δ₅, %		10
	Относительное сужение Ψ, %		45
	Ударная вязкость KCU, Дж/см 2		59
Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм			25

Механические свойства по ГОСТ 4543-71 при нормальной температуре

Предел текучести σ_т, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 785(80);
Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 980(100);
Относительное удлинение δ₅, %, не менее — 10;
Относительное сужение Ψ, %, не менее- 45;
Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 (кгс*м/см 2 ), не менее — 59(6);

Ударная вязкость KCU

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
Термообработка	+20	-20	-40	-70
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 650 °С	160	148	107	85
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 580 °С	91	82	—	54

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	КП	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	КП	не менее
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле	25	—	780	980	10	45	59	Твердость HB, не более	—
ГОСТ 8479-70	Поковка:
	нормализация	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
	нормализация	100-300	14	35	34
	закалка+отпуск	300-500	315	315	570	12	30	29	167-207
	закалка+отпуск	500-800	11	30	29
	нормализация	До 100	345	345	590	18	45	59	174-217
	нормализация	100-300	345	17	40	54
	закалка+отпуск	300-500	14	38	49
		До 100	395	395	615	17	45	59	187-229
		100-300	15	40	54
		300-500	13	35	49
		До 100	440	440	635	16	45	59	197-235
		100-300	14	40	54
		До 100	490	490	655	16	45	59	212-248
		100-300	13	40	54

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ
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

Примечание: Закалка с 840-860 °С в масле; отпуск при 580-650 °С, охл. на воздухе.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t_отп. °С	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость 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

Примечание: Закалка с 850 °С в воде.

Механические свойств при повышенных температурах

t_исп. °С	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2
Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 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	—

Термообработка ГОСТ 4543-71

Примечание: Размер сечения заготовки для термической обработки
(диаметр круга или сторона квадрата), мм, не менее — 25.

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
С	Si	Mn	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
Предельные параметры	Давление номинальное, МПа (кгс/см 2 ) не более	32 (320)
Обязательные испытания	σ_0,2	+
	σ_в	+
	σ	+
	f	+
	KCU	+
	HB	+
Контроль	Дефектоскопия	+
Контроль	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).

Температура критических точек, °С

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
Марка стали	Предел текучести σ_т, Н/мм 2	Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2	Относительное удлинение δ₅, %	Относительное сужение Ψ, %
40	335	570	19	45

Механические свойства проката

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	δ₅(δ₄), %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	не менее				Твердость HB, не более
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)	—	—	—
	Лист горячекатаный	2-3,9	510-660	(17)	—	—	—
	Лист холоднокатаный	До 2	510-600	(17)	—	—	—
	Лист холоднокатаный	2-3,9	510-600	(18)	—	—	—
ГОСТ 2284-79	Лента холоднокатаная отожженная	0,1-4	450-700	(14)	—	—	—
ГОСТ 2284-79	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	σ_0,2, МПа	σ_в, 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

t_отп, °С	σ_0,2, МПа	σ_в, 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]

t_исп, °С	σ_0,2, МПа	σ_в, 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
Термообработка	+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, σ_0,2 = 275 МПа, σ_в = 520 МПа	231
Закалка с 845 °С, в воду; отпуск при 550 °С, σ_0,2 = 600 МПа, σ_в = 710 МПа, НВ 209	393
Закалка с 845 °С в масло; отпуск при 430 °С, σ_0,2 = 415 МПа, σ_в = 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.

Читайте также: