Сталь 40Х. Применение в производстве.
Сталь 40Х является конструкционной углеродистой легированной сталью. После закалки и соответствующего отпуска, Сталь 40Х приобретает высокую прочность при одновременном сохранении достаточной пластичности, позволяющей применять её при производстве валов-шестерен первой ступени редукторов типа РМ, таких как редуктор РМ 250, редуктор РМ 350, редуктор РМ 750, редуктор РМ 850 и редуктор РМ 1000. Также из Стали 40Х изготовлены зубчатые колёса редукторов типа Ц2Н. Это редуктор Ц2У 400, редуктор Ц2Н 450, редуктор Ц2Н 500, редуктор Ц2Н 630 и редуктор Ц2Н 710. Все подробные характеристики этих механизмов приведены в нашем каталоге.
Химический состав стали.
Основные показатели химического состава Стали 40Х оговорены в её маркировке – от 0,36 до 0,44%, а буква Х означает присутствие легирующего элемента – хрома, доля которого в составе от 0,8 до 1,1%. Ниже приведён полный состав:
- железо (Fe) – до 97%;
- кремний (Si) – от 0,17 до 0,37%;
- марганец (Mn) – от 0,5 до 0,8%;
- никель (Ni) – до 0,3%;
- сера (S) – до 0,035%;
- фосфор (P) – до 0,035%;
- хром (Cr) – от 0,8 до 1,1%;
- медь (Cu) – lдо 0,3%;
Существующие ГОСТы на Сталь 40Х.
Ввиду большого разнообразия существующего проката и заготовок из Стали 40Х, качество и характеристики всего выпускаемого ассортимента регламентируются следующими ГОСТами:
- круг Саль 40Х ГОСТ 2590-2006 (ГОСТ 2590-88) круг (пруток) стальной горячекатаный;
- круг Сталь 40Х ГОСТ 7417-75 круг (пруток) калиброванный;
- круг Сталь 40Х ГОСТ 14955-77 круг (пруток) со специальной отделкой поверхности (серебрянка);
- шестигранник Сталь 40Х ГОСТ 2879-2006 (ГОСТ 2879-88) шестигранник горячекатаный;
- шестигранник Сталь 40Х ГОСТ 8560-78 шестигранник калиброванный;
- лист Сталь 40Х ГОСТ 19903-74 прокат листовой горячекатаный;
Сталь 40Х. Механические свойства.
| 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 |
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 |
Физические свойства Стали 40Х
| T (Град) |
E 10- 5 (МПа) |
a 10 6 (1/Град) |
l (Вт/(м·град)) |
r (кг/м3) |
C (Дж/(кг·град)) |
R 10 9 (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 |
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, %
|
|
sв
|
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, %
|
|
Jк
|
предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
|
|
σизг
|
предел прочности при изгибе, МПа
|
Образцы продукции из стали 40Х.
Ниже приводим образцы некоторой продукции, изготавливаемой нашей организацией из стали 40Х.
