Сталь 40ХН хромоникелевая конструкционная легированная

Сталь – сплав железа с примесью различных элементов, среди которых основным является углерод, содержание которого варьируется в диапазоне от 0,1 до 2,14%. Что не мало важно сплав железа, содержащий в составе более 0,6% углерода, относится к классу высокоуглеродистых, что положительно отражается на их прочности, в свою очередь снижая пластичность. Сталь, в состав которой входят легирующие элементы, и содержащая не менее 45% железа, является легированной, и именно к таким типам сплава сталь 40ХН и относится.

Химический состав стали

Маркировка 40ХН означает среднее количество углерода (C) менее одного процента, более 0,4% хрома (Cr) и 1,0% никеля (Ni). Точный химический состав регламентируется ГОСТ 4543-71 и должен содержать:

никеля (Ni) 1,0-1,4%;
марганца (Mn) 0,5-0,8%;
хрома (Cr) 0,45-0,75%;
углерода (C) 0,36-0,44%;
кремния (Si) 0,17-0,37%;
серы (S) и фосфора (P) не более 0,035%.

К отечественным аналогам этого сплава по химическому составу и механическим свойствам следует отнести марки сталей 45ХН, 50ХН, 30ХГВТ, 40ХНМ и 38ХГН.

Из зарубежных сортов марке 40ХН соответствует следующим маркировкам:

40CrNi – Китай;
3135 и 3140H – США;
36NiCr6 и 40NiCr6 – Германия;
35NC6 – Франция;
SNC236 – Япония;
40CrNi12 – Румыния;
2530 – Швеция.

Свойства и состав зарубежных сталей не являются точным соответствием по составу, но в большинстве случаев аналогичны по физико-техническим характеристикам.

Область применения

Высокие эксплуатационные качества позволяют использовать металл для производства деталей и механизмов, используемых в машиностроительной отрасли и промышленности, а также подверженных металлообработке. К основным элементам на основе состава относятся:

компоненты для соединения и крепежные детали;
рычажные, шатунные и штоковые механизмы;
шестерни;
валки для прокатки;
оси, валы, цилиндры;
компоненты с высокой прочностью и устойчивостью к износу.

Применение стали 40ХН не ограничивается, если изделия будут подвергаться вибрационным, динамическим и ударным нагрузкам. Это позволяет использовать металл для получения оборудования и узлов агрегатов, которые будут эксплуатироваться в сложных условиях.

К особенностям металла относится сложность при создании сварных соединений. Для этого может использоваться:

аргонно-дуговая под флюсом;
электрошлаковая;
ручная дуговая сварка.

При этом потребуется предварительно нагреть изделие, после чего обработать механическим способом.

Механические свойства и термическая обработка

Прошедшая термическую обработку, сталь 40хн (ГОСТ 4543-71) наделяется повышенной твёрдостью – 302-352 НВ, высокой предельной прочностью при разрыве – 785 Н/мм 2 , ударной вязкостью в 59 Дж/см 2 , в то время как предел текучести материала при нагружении сохраняется на уровне 640 Н/мм 2 .

Читать еще: Оборудование для металлообработки: виды, производство

Закаливают данный металл чаще всего в масле. Исключение составляют крупногабаритные детали, которые подвергаются закалке в воде, но впоследствии обязательно переносятся в масло или проходят немедленный низкий отпуск. Альтернативный вариант процесса закаливания – нагревание материала высокочастотными токами с последующим отпуском. Данная процедура позволяет получить материал с высокой поверхностной твердостью – 52-56 RC.

Прочие механические свойства стали 40хн представлены в таблице:

Общие характеристики 40ХН

Повышение прочности и надежности проката достигается благодаря повышенному содержанию углерода в составе – от 0,6% и более. Параллельно с этим снижаются показатели пластичности.

Выплавка проката производится согласно ГОСТ 4543-71. Готовые изделия находят широкое применение в частном и промышленном строительстве, а также в машино- и станкостроении, где необходимо обеспечить высокую надежность сборных конструкций и сложных механизмов.

В состав сплава также входят никель и хром, отображенные в буквенной маркировке металла. Их задача – повысить химическую устойчивость, стойкость к коррозии и механическим воздействиям. Приемлемая цена 40ХН и универсальность использования сочетаются с рядом других достоинств.

Качественный состав и особенности металла

Если вы решили купить круг 40ХН и другие виды проката, рекомендуем ознакомиться со свойствами металла.

Процентная доля углерода в составе стали варьируется в пределах 0,36-44%. Помимо этого, присутствуют другие компоненты:

марганец и порошковый кремний;
никель, предупреждающий коррозию;
минимальные доли серы и фосфора, что положительно отражается на качестве проката;
медь для повышения эластичности;
хром, придающий прочность.

Общее содержание легирующих элементов достигает 10% от общего объема, что помогает обеспечить отличную прокаливаемость не только поверхностных слоев, но и сердцевины заготовок.

Физические и химические свойства

Среди отличительных свойств проката отмечают:

стойкость к истиранию (при условии постоянного соприкосновения с другими деталями и механизмами);
высокая прочность;
отличная прокаливаемость;
повышенная вязкость.

Детали из 40ХН выдерживают многократный нагрев до 500° в течение долгого времени, не меняя исходной формы и параметров.

Металл относится к трудносвариваемым, поскольку в зоне сварочного шва образуются хрупкие элементы. Обычно детали сваривают перед отпуском, либо предварительно нагревают зону соединения.

Сплав проявляет высокую чувствительность к образованию флокенов, плохо поддается резке. Склонен к повышению отпускной хрупкости.

С целью повышения твердости сталь подвергают термообработке. В результате повышаются в 5-6 раз показатели выносливости, а заодно снижается флокеночувствительность. Такой металл можно сваривать, тщательно зачищая полученные швы от шлаков.

Закалку проводят в масляной или водной среде.

Заменители и аналоги стали 40ХН

Из отечественного проката сорт 40ХН в отдельных случаях можно заменить хромистыми и хромомарганцевыми сталями, обладающими похожими свойствами. Сюда относят 38ХГН, 40Х, 40ЗХНР и 40ХНМ, а также хромоникельмолибденовые варианты 40ХН2МА и 40ХНМА.

Читать еще: Сплавы из алюминия и их применение

Высококачественные зарубежные аналоги пока отсутствуют.

Область практического применения

Заготовки и детали из сорта 40ХН находят широкое применение в различных отраслях тяжелой и транспортной промышленности. Сталь используется для изготовления таких предметов:

валы и оси механизмов, обеспечивающие передачу вращательного движения;
зубчатые колеса и поршневые шатуны;
компоненты двигателей с воздушным охлаждением;
соединительные муфты;
крепежные элементы (болты, шпиндели);
цилиндры и гидроцилиндровые штоки, передающие поступательное движение;
детали, подверженные сильным вибрациям и динамическим нагрузкам;
валки прокатных станов в металлургии, и др.

Предлагаем прямо сейчас выгодно купить квадрат 40ХН из нашего каталога, заполнив заявку на сайте. Поможем с подбором параметров и расчетом требуемого объема проката.

Информация по наличию может быть не актуальной, актуальное наличие уточняйте у менеджера, или скачайте обновленный прайс

Состав

Уверены: для читателей не секрет, что сплав железа с углеродом – это и есть сталь. Чистая сталь, если быть точным. Однако такой материал далеко не всегда оказывается пригодным для использования. Именно для того, чтобы улучшить исходные свойства стали, в ее состав добавляются различные элементы из всем известной таблицы Менделеева, присутствие которых в составе в определенной пропорции наделяет сплав некими свойствами вроде повышенной износостойкости и устойчивости к окислению.

Исключением не стала и сталь 40ХН, характеристики которой напрямую вытекают из лигатурного состава, который выглядит следующим образом:

0,4% углерода;
0,6% хрома;
0,65% марганца;
0,27% кремния;
1,2% никеля;
0,3% меди.

Увы, технология выплавки не может гарантировать полное отсутствие вредных примесей в составе стали 40ХН. Характеристики же из-за их присутствия значительно не ухудшаются, так как процентное содержание подобных примесей не превышает 0,035%.

Состав

0,4% углерода;
0,6% хрома;
0,65% марганца;
0,27% кремния;
1,2% никеля;
0,3% меди.

Читать еще: Химический анализ металлов и сплавов («chemical analysis»)

Описание состава

Свойства стали 40Х определяются входящими в ее состав компонентами. К их числу относится следующее:

C (углерод) – 0,36%-0,44%;
Si (кремний) – 0,17%-0,37%;
Mn (магний) – 0,5%-0,8%;
Ni (никель) – не более 0,3%;
Cr (хром) – 0,8%-1,1%;
Cu (медь) – не более 0,3%.

Основными составляющими любого сплава являются железо и углерод. Учитывая, что в данной марке концентрация углерода варьируется от 0,36% до 0,44%, количество железа составляет порядка 96%-97%.

Также в незначительных концентрациях в сплаве присутствуют фосфор и сера. Это вредные добавки, попадающие в металл в процессе производства. Согласно ГОСТ, концентрация каждого из этих веществ не должна превышать 0,035%.

Основные физико-механические свойства

Под физико-механическими свойствами стали 40Х подразумеваются твердость и прочность материала. Благодаря значительному содержанию углерода показатель твердости металла составляет 217 МПа.

За счет введения легирующих компонентов удается достичь высоких показателей коррозийной стойкости и прочности. Поэтому изделия, изготовленные из стали этой марки, не поддаются разрушению даже при очень высоких нагрузках.

Химические свойства стали 40Х позволяют эксплуатировать готовые детали во влажной среде и при незначительном воздействии агрессивных веществ. Но следует помнить, что этот материал не относится к классу нержавеющих сталей. Поэтому в условиях постоянного воздействия влаги его эксплуатировать нельзя.

Плотность данной марки составляет 7820 кг/м3. Модуль упругости варьируется в широком диапазоне и зависит от температурного режима. Повышение температуры приводит к значительному снижению модуля упругости.

Металл является трудносвариваемым. Получение сварных соединений возможно при обработке ручной дуговой и электрошлаковой видов сварки после предварительного подогрева.

Температура плавления стали 40Х составляет 1420°С.

Вид поставки

Марка стали 40Х является конструкционной и поставляется в следующих видах:

сортовой и фасонный прокат;
калиброванный и шлифованный пруток;
серебрянка;
толстые листы;

полосы;

Металлопрокат востребован в машиностроении и используется в качестве заготовок при изготовлении различных деталей. Листы используют при обшивке каркасных конструкций, а также при штамповке. Наибольшее распространение получили поковки, служащие основой при производстве различных изделий.

Область применения

Благодаря своим свойствам сталь 40х широко применяется в различных областях промышленности. Ее используют при изготовлении кулачковых и коленчатых валов, осей и полуосей, штоков, плунжеров, вал-шестерней, шпинделей, колец, оправок, болтов, реек, втулок и других деталей, к прочности которых предъявляются повышенные требования. Также используется эта сталь для изготовления конструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур внешней среды, например, при сооружении авто- и железнодорожных мостов в северных широтах.