Характеристики стали 40ХН и ее применение

В большом разнообразии сталей выделяется марка 40XH. Это качественный хромоникелевый металл, который относится к группе конструкционных, адаптированных для производства высококачественных и ответственных деталей, отличающихся стойкостью к износу. Материал является востребованным, широко используемым в промышленности. В этой статье мы расскажем все о параметрах стали 40ХН, а также о ее использовании.

В соответствии с установленным ГОСТ 4543-2016 обозначения маркировок стали составляются из цифровых, а также буквенных обозначений химических элементов. Разберемся более подробно, что конкретно обозначает маркировка 40ХН.

• Цифровое значение 40, которое ставится перед буквами в наименовании, может указать на массовую долю углерода, содержащегося в сплаве в сотых процентных долях. Так как выставляется цифра 40, то и процентное наличие углерода будет равняться 0,40%.
• Обозначение в виде буквы «Х» говорит о том, что металл легирован таким химическим компонентом, как хром. Поскольку после буквы больше нет цифровых значений, это говорит о том, что наличие хрома доходит до 1,5%.
• Еще одно буквенное обозначение «Н» отражает информацию о том, что сталь также легирована посредством никеля. Поскольку после этой буквы нет никаких цифр, это говорит о содержании 1,5% никеля в металле.

Разобравшись в том, что означает установленная маркировка 40ХН, стоит ознакомиться с ее химической составляющей. Обозначим компоненты, что предусматриваются в составе рассматриваемого сплава:

• содержание никеля в сплаве достигает отметки в 1,0-1,4%;
• в сырье имеется и марганец – 0,5-0,8%;
• в стали 40ХН присутствует хром в объеме 0,45-0,75%;
• количество углерода достигает 0,36-0,44%;
• кремния – 0,17-0,37%;
• нежелательных и бесполезных серы и фосфора содержится в объеме не более 0,035%.

Химический состав металла с маркировкой 40ХН устанавливается и регулируется ГОСТом.

Все достоинства и недостатки рассматриваемого материала определяются его характеристиками и эксплуатационными свойствами. Рассмотрим, какие плюсы подобного металла являются наиболее значимыми.

• Материал отличается очень высоким прочностным запасом, является устойчивым к появлению разрушительной коррозии.
• Сталь 40ХН изначально рассчитана на большие и продолжительные по времени нагрузки.
• Экстремальные температурные значения не могут навредить этому материалу. Речь идет о температурах в диапазоне от -40 до +425 градусов Цельсия.
• Стальные заготовки могут эксплуатироваться практически в любых внешних условиях и обстановках.
• Материал не нуждается в дополнительной очистке или обрабатывании поверхностей.
• Обладает повышенным пределом выносливости, а также стойкости к деформированию.

Для качественного и востребованного сплава с маркировкой 40ХН свойственны свои механические и технологические параметры. Познакомимся с ними поближе.

Обозначим основные технологические свойства, присущие металлу марки 40ХН.

• Металл может подвергаться различным типам обработки. Так, процедура по нормализации может реализовываться при очень высоких температурных значениях (850 градусов Цельсия).
• По ходу обрабатывания сырья в роли охлаждающей среды разрешается задействовать масло.
• Материал рассчитан на температурные значения отпуска от 180 до 200, либо 550-600 градусов Цельсия. При этом уровень твердости заготовок из металла может достигать отметки в 45-60HRC либо 255-268HRC.
• Предел прочности при растяжениях по ходу обработок материалов может достигать или 150, или 85-95 кг/мм2.
• Разные источники стали 40ХН (прутки и поковки) обладают различными механическими особенностями исходя из сечения, условий закалки и так далее.
• Необходимо обозначить свариваемость стали 40ХН – материал является трудносвариваемым. Есть всего несколько разрешенных способов варки, а именно: РДС, ЭШС. Во всех случаях требуется предварительный подогрев, а после этого правильная термическая обработка. Можно обратиться к технике сварке КТС, при которой также необходима термообработка.
• В состоянии горячей катки металл с маркировкой 40ХН может проходить обработку посредством резания.
• Материал может подвергаться ковке при температурах 1250 градусов (начало) и 800 градусов (конец).
• Рассматриваемый материал склонен к хрупкости при реализации процедуры отпуска.

А теперь осветим все механические параметры, которыми обладает сталь с маркировкой 40ХН.

• Уровень твердости рассматриваемого флокеночувствительного металла составляет HB 10-1-217 МПа.
• Температурные обозначения критических точек сплава представлены в таких значениях – Ac1 = 743, Ac3 (Acm) = 815, Ar3 (Arcm) = 730, Ar1 = 693.
• Удельная масса сырья с маркировкой 40ХН равняется 7820 кг/м3.
• Предел выносливости сырья может составлять 343-588 МПа.
• Модуль упругости рассматриваемой стали зависит от температуры, которая оказывает на нее воздействие. Так, при влиянии 20 градусов Цельсия этот параметр составит 206 ГПа.
• Степень плотности качественного сплава представлена значением 7820 кг/см3 при температуре в 20 градусов Цельсия.

Востребованный на современных производствах сплав с маркировкой 40ХН реализуется в различных разновидностях поставок. Речь идет о таких вариантах реализации материала:

• в форме сортового проката (к числу такого проката относится и фасонный вариант);
• пруток калиброванного вида;
• отшлифованные прутки, а также серебрянка;
• листовые изделия, отличающиеся большой толщиной;
• полосы;
• стальные круги;
• поковки, а также качественные кованые заготовки;
• трубные конструкции;
• валки.

Сталь, соответствующая маркировке 40ХН, насчитывает большое количество качественных аналогов. Многие экземпляры производятся за рубежом.

Рассмотрим список наиболее популярных иностранных марок металлов, имеющих много общих характеристик со сплавом 40ХН:

• на территории США производится качественная сталь, аналогичная марке 40ХН – 5135, 5140, 5140H;
• немецкие аналоги обозначаются такими маркировками – 1.7034, 1.7035, 1.7045;
• качественные металлы-аналоги производит и Япония – SCr435, SCr435H, SCr440;
• перечислим аналоги производства Франции – 37Cr4, 38C4, 38C4FF;
• в Англии имеются аналоги, которым присваиваются такие маркировки – 37Cr4, 41Cr4, 530A40, 530M40;
• имеются и итальянские сплавы с аналогичными характеристиками – 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB;
• бельгийские аналоги имеют такие марки – 37Cr4, 41Cr4, 45C4;
• испанские аналоги – 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF;
• существует большое количество похожих металлов из Китая, вот маркировки некоторых из них: 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr;
• есть аналог из Швеции – 2245;
• болгарские металлы, имеющие характеристики, подобные 40ХН, имеют такие марки – 40Ch, 41Cr4;
• польские аналоги – 38HA, 40H;
• южнокорейские аналоги – SCr435H, SCr440, SCr440H.

Сталь с маркировкой 40ХН считается одним из лучших образцов конструкционных сплавов. Сочетание хрома и никеля дает возможность использовать материал для производства качественных запчастей и элементов ответственного значения. Это могут быть:

• осевые детали;
• валы;
• колеса с зубчатым строением;
• муфты;
• шестерни и валы-шестерни;
• болты;
• рычажные детали;
• штоковые элементы;
• цилиндры и прочие нагружаемые запчасти;
• валки различных станков.

В настоящее время сплав с маркировкой 40ХН зачастую задействуется в нефтяной промышленности. Его используют для производства продукции особенно важной категории, а именно:

• валов (для подъемных и промежуточных механизмов);
• важных трансмиссионных элементов;
• звездочек для буров;
• роликовых деталей и пластин для цепных конструкций;
• стволов вертлюгов;
• защелкивающихся элементов;
• элеваторных осевых оснований.

Чтобы улучшить качества и многие показатели металла, его подвергают термообработке.

• Отпуск следует за процедурой закалки, чтобы в структуре материала не появились трещины.
• Изделие подогревают до точки ниже критической.
• Осуществляется выдержка в течение определенного времени, а затем охлаждение.
• Благодаря отпуску происходит улучшение структурной составляющей стали, убирается лишнее напряжение, растет пластичность, устраняется хрупкость.

Сама процедура отпуска подразделяется на 3 разных вида.

• Низкий. При этой операции происходит распределение разогрева верхушки до 250 градусов с выдержкой, а также остужение на воздухе.
• Средний. Этот вид отпуска позволяет прогревать заготовки до отметки в 500 градусов Цельсия. Из-за этого растет вязкость, а твердость снижается. Такой метод чаще используется при производстве пружинных деталей, рессор и так далее.
• Высокий. Такой метод дает возможность раскаливать стальную заготовку до температуры в 600 градусов. При этом начинает распадаться мартенсит, формируется сорбит. Подобная структура – самое лучшее соотношение прочности и пластичности.