Сталь 40ХН — свойства, состав, применение

Определение стали 40ХН

Сталь 40ХН — конструкционная легированная хромоникелевая сталь, применяемая для изготовления ответственных деталей, работающих под динамическими, вибрационными и ударными нагрузками. Благодаря сочетанию прочности, вязкости и хорошей закаливаемости она широко используется в машиностроении, металлургии и тяжёлой промышленности.

Она сочетает прочность, вязкость, хорошую обрабатываемость и стабильность свойств после термообработки, что делает её одной из наиболее востребованных марок в машиностроении.

Химический состав стали 40ХН

• Углерод (C): 0,36–0,44%
• Кремний (Si): 0,17–0,37%
• Марганец (Mn): 0,50–0,80%
• Никель (Ni): 1,00–1,40%
• Хром (Cr): 0,45–0,75%
• Медь (Cu): ≤0,30%
• Сера (S): ≤0,035%
• Фосфор (P): ≤0,035%

Хром и никель обеспечивают высокую прочность, вязкость и устойчивость к ударным нагрузкам, а также улучшают прокаливаемость стали.

Физические свойства

• Плотность: ~7850 кг/м³
• Температура ковки: начало ~1200 °C, конец ~800 °C
• Критические точки: Ac1 ≈ 735 °C, Ac3 ≈ 768 °C
• Теплопроводность: 30–45 Вт/(м·°C)
• Удельное электросопротивление: ~0,7–0,9 Ом·мм²/м

Механические свойства стали 40ХН

После нормализации, закалки и отпуска сталь приобретает:

• Предел прочности (σв): 900–1200 МПа
• Предел текучести (σ0,2): 600–900 МПа
• Твёрдость: 197–269 HB (до 48–52 HRC после закалки)
• Относительное удлинение (δ5): 10–14%
• Ударная вязкость (KCU): 30–60 кДж/м²

Сталь 40ХН отличается хорошим сочетанием прочности и вязкости, что делает её подходящей для деталей, работающих под переменными нагрузками.

Применение стали 40ХН

Благодаря высокой прочности и вязкости сталь 40ХН используется для изготовления:

• валов, осей и шпинделей;
• зубчатых колёс и валов‑шестерен;
• шатунов, рычагов, болтов;
• штоков, цилиндров, муфт;
• деталей экскаваторов и тяжёлой техники;
• валков рельсобалочных и сортовых станов.

Сварка и обработка стали 40ХН

Сталь 40ХН склонна к образованию трещин при сварке, поэтому сварные соединения применяются ограниченно. При необходимости используют предварительный подогрев 200–300 °C, последующий отпуск и низководородные электроды.

В нормализованном состоянии сталь хорошо обрабатывается резанием. В закалённом состоянии требуется твёрдосплавный инструмент.

Термообработка включает закалку при 830–860 °C с охлаждением в масле и отпуск при 200–600 °C.

Сравнение стали 40ХН с аналогами