Особенности стали 40Х
Марка 40Х — термически прочная и устойчивая к коррозии сталь. Продукцию выпускают в виде «черных» поковок, труб и сортового проката. Для ответственных изделий выбирают «серебрянку» — металл со специально обработанной поверхностью.
Если сплав временно отсутствует, покупают замену: 40ХР, 45Х, 40ХФ, 38ХА, 40ХС, 40ХН. В странах зарубежья выпускают аналоги: ML40Cr, 35Cr, 45Cr (Китай), 41CrS4, 37Cr4, 41Cr4 (ЕС), 42Cr4, 1.7034, 37Cr4 (Германия).
Сталь 40Х относят к классу конструкционных легированных сплавов.
Технические условия изложены в нормативах: № 10702-78, № 4543-71, № 2879-2006, № 2591-2006, № 2590-2006.
Рецептура стали 40Х
В базовый состав входит высокий процент углерода: 0,36 - 0,44%, поэтому сплав отличается повышенной твердостью: показатель по Бринеллю —187 МПа. Массовая доля железа — ~ 97%.
| P | Ni | Cu | S | Cr | Mn | Si |
| 0,035 | 0,3 | 0,3 | 0,035 | 0,8 - 1,1 | 0,5 - 0,8 | 0,17 - 0,37 |
| Фосфор | Никель | Медь | Сера | Хром | Марганец | Кремний |
Сталь 40Х содержит незначительную долю примесей: ванадия, титана, вольфрама, молибдена. Стандарт ограничивает суммарной вхождение химических элементов:
- V + Ti ≤ 0,05%
- W + Mo ≤ 0,20%.
Плотность структуры: 7820 кг/м³.
Физические и механические свойства
Материал обладает повышенной прочностью. Численное значение параметра у образца, отожженного в печи, — не более 217 HB. Прочность калиброванного и высокоотпущенного проката — 217 HB ± 15 HB. Способ измерения — по Бринеллю.
Физический предел текучести — 785 Н/мм2.
Ударная вязкость: 400 – 850 кДж/м2.
Предел прочности на разрыв: 980 Н/м2.
Сталь 40Х не теряет свойств на морозе и в жаркой обстановке. Рекомендуемый режим эксплуатации: от -40 до +425 0C.
В таблице представлена процесс изменения механических свойств при разных циклах термообработки. Исследуемый образец — поковка сечением 300-500 мм.
| | Термообработка | Физические и механические свойства |
| № п/п | Нормализация | Закалка, отпуск | КП | ψ, % | δв, % | σ0,2, МПа | σв, МПа | HB | KCU |
| 1 | + | - | 275 | 32 | 15 | 275 | 530 | 156-197 | 29 |
| 2 | - | + | 315 | 30 | 12 | 315 | 570 | 167-207 | 29 |
| 3 | + | - | 345 | 38 | 14 | 345 | 590 | 174-217 | 49 |
| 4 | - | + | 395 | 35 | 13 | 395 | 615 | 187-229 |
Материал флокеночувствителен и склонен к отпускной хрупкости.
Технологичность стали 40Х
Марку относят к группе трудносвариваемых сплавов. Согласно регламенту, торцы деталей предварительно нагревают. Способы сварки: ЭШС, РДС, КТС. Заключительный этап — термообработка.
Горячекатаные заготовки хорошо режутся. Значения коэффициента Ku для образца HB*10-1 = 163-168 МПа и σв, = 620 МПа:
- твердых сплавов — 1,2;
- быстрорежущих заготовок — 0,95.
Технологический процесс ковки включает нагрев до температуры 1250–800 0C. Режим охлаждения — на воздухе. Формообразованию подвергают прокат диаметром до 350 мм.
Сталь 40Х идет на изготовление ответственных устройств, работающих в сложных условиях:
- оборудования для добычи полезных ископаемых;
- медицинских приборов и инструментов;
- строительных механизмов;
- комплектующих для прокладки путей сообщения, транспортировки нефти, газа, электрической энергии.
Из стали 40Х производят детали для машиностроения: зубчатые венцы, коленчатые валы, втулки, полуоси, роторы для турбин, крепежные элементы.
