Металлопрокат
Более 1000 наименований продукции
Весь лист у нас
Металлопрокат » Статьи » Сталь 40Х – преимущества и недостатки материала, советы по свариванию, влияние химического состава

Сталь 40Х – преимущества и недостатки материала, советы по свариванию, влияние химического состава

Расшифровка

Вид поставки

Использование в промышленности

Характеристики

Обработка

Аналоги

ГОСТы

Химический состав

Физические свойства

Технологические свойства

Механические свойства

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

сталь 40Х

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.

Сталь 40Х – отечественные аналоги

Марка металлопроката

Заменитель

40Х

38ХА

40ХН

40ХР

40ХС

40ХФ

45Х

Зарубежные аналоги Стали 40Х

США

Германия

Япония

Франция

Англия

Евросоюз

Италия

Бельгия

Испания

DIN,WNr

JIS

AFNOR

BS

EN

UNI

NBN

UNE

5135

1,7034

SCr435

37Cr4

37Cr4

1.7034

36CrMn4

37Cr4

37Cr4

5140

1,7035

SCr435H

38C4

41Cr4

1.7035

36CrMn5

41Cr4

38Cr4

5140H

1,7045

SCr440

38C4FF

530A36

1.7039

37Cr4

45C4

38Cr4DF

5140RH

37Cr4

SCr440H

41Cr4

530A40

37Cr4

38Cr4KB

 

41Cr4

G51350

41Cr4

 

42C4

530H36

37Cr4KD

38CrMn4KB

 

41Cr4DF

G51400

41CrS4

 

42C4TS

530H40

41Cr4

41Cr4

 

42Cr4

H51350

42Cr4

   

530M40

41Cr4KD

41Cr4KB

 

F.1201

H51400

       

41CrS4

   

F.1202

               

F.1210

               

F.1211

                 

Китай

Швеция

Болгария

Венгрия

Польша

Румыния

Чехия

Австралия

Юж.Корея

GB

SS

BDS

MSZ

PN

STAS

CSN

AS

KS

35Cr

2245

37Cr4

37Cr4

38HA

40Cr10

14140

5132H

SCr435

38CrA

 

40Ch

41Cr4

40H

40Cr10q

 

5140

SCr435H

40Cr

 

41Cr4

Cr2Z

       

SCr440

40CrA

   

Cr3Z

       

SCr440H

40CrH

               

45Cr

               

45CrH

               

ML38CrA

               

ML40Cr

               
             

 

 

ГОСТы на Сталь 40Х

  • ГОСТ 2590-2006 (ГОСТ 2590-88) – горячекатаный круг (пруток);
  • ГОСТ 7417-75 – калиброванный круг;
  • ГОСТ 14955-77 – серебрянка;
  • ГОСТ 2879-2006 (ГОСТ 2879-88 – горячекатаный шестигранник;
  • ГОСТ 8560-78 – калиброванный шестигранник;
  • ГОСТ 19903-74 – горячекатаный лист.

Химический состав в % материала сталь 40Х

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.36 — 0.44

0.17 — 0.37

0.5 — 0.8

до 0.3

до 0.035

до 0.035

0.8 — 1.1

до 0.3

Физические свойства материала сталь 40Х

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Град

МПа

1/Град

Вт/(м·град)

кг/м3

Дж/(кг·град)

Ом·м

20

2.14

   

7820

 

210

100

2.11

11.9

46

7800

466

285

200

2.06

12.5

42.7

7770

508

346

300

2.03

13.2

42.3

7740

529

425

400

1.85

13.8

38.5

7700

563

528

500

1.76

14.1

35.6

7670

592

642

600

1.64

14.4

31.9

7630

622

780

700

1.43

14.6

28.8

7590

634

936

800

1.32

 

26

7610

664

1100

900

   

26.7

7560

 

1140

1000

   

28

7510

 

1170

1100

   

28.8

7470

 

120

1200

     

7430

 

1230

T

E 10- 5

a 10 6

l

r

C

R 10 9

Технологические свойства материала сталь 40Х

Свариваемость:

трудносвариваемая.

Флокеночувствительность:

чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости:

склонна.

Механические свойства

Тип образца

Образец

Предел текучести, σ0,2, МПа

Временное сопротивление разрыву, σв, МПа

Относительное удлинение при разрыве, δ5, %

Относительное сужение, ψ, %

Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2

Продольный

Термически обработанный

> 785

> 980

> 10

> 45

> 59

Свойства по стандарту ГОСТ 8731-74

Сортамент

Группа

Толщина стенки, мм

Временное сопротивление разрыву, σв, МПа

Относительное удлинение при разрыве, δ5, %

Твердость, НВ

Диаметр отпечатка, мм

Труба

В

< 10

> 657

> 9

< 269

> 3,7

Труба

В

> 10

> 657

> 9

< 269

> 3,7

Свойства по стандарту ГОСТ 8733-74

Сортамент

Толщина стенки, мм

Временное сопротивление разрыву, σв, МПа

Относительное удлинение при разрыве, δ5, %

Твердость, НВ

Диаметр отпечатка, мм

Труба

< 10

> 618

> 14

-

-

Труба

> 10

> 618

> 14

< 217

> 4,1

Свойства по стандарту ГОСТ 10702-2016

Состояние

Тип

Временное сопротивление разрыву, σв, МПа

Относительное удлинение при разрыве, δ5, %

Относительное сужение, ψ, %

Группы осадки

Нагартованное

Нагартованный калиброванный и калиброванный со специальной отделкой

> 690

> 5

> 40

50,66,66T,66И

Нагартованное

Нагартованный калиброванный и калиброванный со специальной отделкой

> 690

> 5

> 40

-

 

ГОСТ

Состояние поставки, режим термообработки

Сечение, мм

КП

σ0,2 (МПа) 

σв(МПа)

δ5 (%)

ψ %

KCU (кДж / м2)

НВ, не более

4543-71 

Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло 

25 

 

780 

980 

10 

45 

59 

 

8479-70

Поковки:

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

100-300

14

35

34

закалка, отпуск

300-500

315

315

570

12

30

29

167-207

500-800

11

30

29

нормализация

до 100

345

345

590

18

45

59

174-217

100-300

345

17

40

54

300-500

 

14

38

49

закалка, отпуск

до 100

395

395

615

17

45

59

187-229

100-300

15

40

54

300-500

13

35

49

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм

σ0,2 (МПа)

σв(МПа)

δ4 (%)

ψ %

KCU (кДж / м2)

HB

Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.

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

Механические свойства Стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С

σ0,2 (МПа)

σв(МПа)

δ5 (%)

ψ %

KCU (кДж / м2)

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

Механические свойства при повышенных температурах

Температура испытаний, °С

σ0,2 (МПа)

σв(МПа)

δ5 (%)

ψ %

KCU (кДж / м2)

Закалка 830 °С, масло. Отпуск 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 отожжённый. 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

Механические свойства при Т=20oС материала сталь 40Х

Сортамент

Размер

Напр.

sT

d5

y

KCU

Термообр.

мм

МПа

МПа

%

%

кДж / м2

Диск

 

Танг.

570

320

17

35

400

 

Пруток

Ж 28 — 55

Прод.

940

800

13

55

850

 

Пруток

Ж 25

 

980

785

10

45

590

Закалка 860oC, масло, Отпуск 500oC, вода,

 

Твердость материала сталь 40Х после отжига ,

HB 10 -1 = 217 МПа

 

Предел выносливости

σ-1, МПА

J-1, мПа

n

Состояние стали

363

240

106 

σв=690 МПа

470

106

σв=690 МПа

509

5*106

σ0,2=690 МПа, σв=690 МПа

333

σв=690 МПа

372

Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С

Ударная вязкость Стали 40Х KCU (Дж/см.кв.)

 Т= +20 °С

Т= -25 °С

Т= -40 °С

Т= -70 °С

Термообработка

 160

148

107

85

Закалка 850 °С, масло, отпуск 650 °С

91

82

54

Закалка 850 °С, масло, отпуск 580 °С

Прокаливаемость стали по ГОСТ 4543-71

Расстояние от торца, мм

Примечание

1,5

4,5

6

7,5

10,5

13,5

16,5

19,5

24

30

Закалка 860 °С

 20,5-60,5

48-59 

45-57,5 

39,5-57 

35-53,5 

31,5-50,5 

28,5-46 

27-42,5

24,5-39,5 

22-37,5

Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Расшифровка сокращённых обозначений

σв

временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа

σ0,05

предел упругости, МПа

σ0,2

предел текучести условный, МПа

δ5, δ4, δ10

относительное удлинение после разрыва, %

σсж0,05 сж

предел текучести при сжатии, МПа

ν

относительный сдвиг, %

предел кратковременной прочности, МПа

ψ

относительное сужение, %

KCU

ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2

sT

предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа

HB

твердость по Бринеллю

HV

твердость по Виккерсу

HRCэ

твердость по Роквеллу, шкала С

HRB

твердость по Роквеллу, шкала В

HSD

твердость по Шору

ε

относительная осадка при появлении первой трещины, %

предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа

σизг

предел прочности при изгибе, МПа

Оформление заказа
Организация; контактные Ф.И.О.:
Телефон:
Комментарий:
Форма заказа обратного звонка!
Организация; контактные Ф.И.О.:
Телефон: