Сталь 40Х: свойства и области применения
Сталь 40Х относится к легированным конструкционным сталям, в состав которых входит хром как главный легирующий компонент. Хром улучшает характеристики стали по прочности, твердости, износу и коррозии.
Химический состав
Сталь 40Х имеет такой химический состав (в %):
- Углерод (C) — 0.36-0.44
- Кремний (Si) — 0.17-0.37
- Марганец (Mn) — 0.5-0.8
- Никель (Ni) -<= 0.3
- Хром (Cr) — 0.8-1.1
- Медь (Cu) -<= 0.3
- Фосфор (P) -<= 0.035
- Сера (S) -<= 0.035
Хром является главным легирующим элементом в составе стали 40Х. Он наделяет сплав антикоррозийными свойствами, соответствующей прочностью и твёрдостью.
Механические свойства и прочностные характеристики
Сталь 40Х — конструкционная легированная сталь, применяемая в машиностроении и производстве ответственных деталей. Её механические свойства зависят от режима термообработки, особенно закалки и отпуска.
Основные механические свойства стали 40Х
После стандартной термообработки (закалка при ~860 °C, отпуск при 500–800 °C) сталь 40Х демонстрирует следующие характеристики:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Временное сопротивление (σв) | ≈ 655 МПа |
| Предел текучести (σ₀.₂) | ≈ 490 МПа |
| Твёрдость по Бринеллю (HB) | 212–248 |
| Относительное удлинение (δ) | ≈ 15 % |
| Ударная вязкость (KCU) | ≈ 59 Дж/см² |
Повышенные прочностные характеристики при низком отпуске
При отпуске при температуре около 200 °C наблюдается значительное усиление прочности:
- Предел текучести: до 1560 МПа
- Временное сопротивление: до 1760 МПа
- Твёрдость: до 552 HB
- Ударная вязкость: ≈ 29 Дж/см²
Важно: При повышении прочности снижается пластичность и ударная вязкость, что критично для динамически нагруженных деталей.
Аналоги стали 40Х
Все перечисленные аналоги имеют схожее содержание углерода (≈0.40%) и хрома (≈1.0%), что обеспечивает близкие механические свойства: прочность, твёрдость и прокаливаемость.
Отечественные аналоги
На территории СНГ и России аналогами марки 40Х считаются следующие стали:
- 38ХА — с пониженным содержанием углерода, улучшенная обрабатываемость
- 40ХН — с добавлением никеля, повышенная ударная вязкость
- 40ХС — с серой, улучшенная обрабатываемость резанием
- 40ХФ — с фосфором, повышенная износостойкость
- 40ХР — с редкими элементами, применяется в спецтехнике
- 45Х — с повышенным содержанием углерода, увеличенная прочность
Зарубежные аналоги
В международной классификации аналогами стали 40Х являются следующие марки:
| Страна | Марка | Стандарт |
|---|---|---|
| Германия | 41Cr4 | DIN EN 10083 |
| США | 5140 | ASTM A29 |
| Китай | 40Cr | GB/T 3077 |
| Франция | 42C4 | AFNOR |
| Япония | SCr440 | JIS G4053 |
| Италия | 38CrA | UNI |
| Польша | 40H | PN |
Свариваемость стали 40Х
Сталь 40Х относится к трудносвариваемым материалам. Это связано с высоким содержанием углерода и хрома, что повышает риск образования трещин в зоне сварного шва.
Особенности сварки:
Предварительный подогрев: до 200–300 °C перед сваркой
После сварки: обязательный отжиг для снятия остаточных напряжений
Флокеночувствительность: склонность к образованию внутренних трещин требует строгого соблюдения режимов термообработки
Отпускная хрупкость: возможна при определённых температурах отпуска, требует точного выбора параметров
Применение стали 40Х
Сталь 40Х находит своё применение при производства деталей машин и агрегатов, важным условием функционирования которых является устойчивость к повышенным нагрузкам, общая прочность конструкции и износостойкость, например:
- Оси, валы, шестерни, полуоси
- Плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы
- Кольца, шпиндели, оправки, рейки
- Болты, втулки, губчатые венцы
Кроме того, сталь 40Х применяется для изготовления проката (сортового, фасонного, листового), полуизделий, поковок и других изделий.
Технологии производства круга стального из стали 40Х являются общими, как и для другого стального проката. По способу производства круг 40Х может быть:
- горячекатаный
- холоднокатаный (холоднодеформированный)
Производство горячекатаного (гк) круга регулируется ГОСТ 2590-2006. Такой стальной круг дешевле своего холоднокатаного аналога.
Холоднокатаный круг производится в соответствии с требованиями ГОСТ 7417-75.
