Свойства и характеристики стали 40х

Сталь широко применяется в сфере машиностроения и в иных промышленных отраслях. Она изготавливается в разных вариантах, их качества различаются по химическому составу. Одной из наиболее распространенных разновидностей металла является сталь 40X. Это легированный материал, выдерживающий влияние влаги и иных веществ. Металл отличается некоторыми особыми чертами, о которых расскажем ниже.

Химический состав

Химический состав стали 40x определяет ее маркировка. Металл выделяются такими характеристиками:

  • В сплаве находится углерод, его содержание – 0.36 % до 0.44 %. Нельзя достичь более точных значений, поскольку сталь сложно изготовлять.
  • Хром – главный легирующий компонент, находится в пределах от 0.8 до 1.1%.
  • Для правильного сплава нужно, чтобы в состав были включены кремний, никель, марганец. Их количество – не более 1% от общей массы, но даже небольшой показатель ведет к улучшению характеристик сплава.
  • В составе имеется ряд вредных компонентов, таких как сера, фосфор. Их содержание определено производственными нормативами.
  • В структуре содержится медь, в доле 0.035%. Этот элемент не меняет качества сплава.


Сталь 40x рафинируется разными легирующими компонентами с участием мощных раскислителей, затем вводят шлак, его обрабатывают углеродом и кремнием.

Свойства

Детали и оборудование, сделанные из материала сталь 40х обладают разными свойствами: механическими, техническими, физическими.

Важно: Одна из главных характеристик сплава – уровень предела текучести сплава сталь 40х. Его определяет степень влияния среды, при которой деталь деформируется. Размер показателя находится в зависимости от режима термообработки, типа компонентов и числа вредных веществ, состава металла. Для этой разновидности материала показатель снижается при температуре в пределах 100-500 °С.

Механические свойства

К механическим свойствам материала стали 40Х относятся:

  • Большая твердость, прочность металла.
  • Стойкость – сталь держит серьезные воздействия и не разрушается при использовании.
Интересное:  Что такое муфта, как она выглядит и где применяется

Технологические свойства

Марка стали 40х отличается технологическими качествами:

  • Температура ковки – от 1250 до 800 °С.
  • Сталь легко режется.
  • Трудносвариваемая структура.
  • Флокеночувствительный сплав.
  • Хрупкий металл.

Физические свойства

Этот сплав характеризуется такими свойствами:

  • Твердостью.
  • Плотностью материала.
  • Прочностью.
  • Упругостью.

Большинство физико-механических свойств меняется при увеличении температуры окружающей среды. При ее повышении изменяются следующие характеристики:

  • сопротивление;
  • линейное расширение;
  • теплоемкость.

При невысоком уровне температуры снижаются показатели следующих качеств:

  • Упругость.
  • Плотность.
  • Теплопроводность.
  • Предел текучести материала сталь 40х понижается при 100-500 °С.

Химические свойства

Важно: Химические показатели структуры металла дают возможность пользоваться изделиями из нее во влажной среде. Но необходимо знать, что сталь 40х не является нержавеющей разновидностью металла. Поэтому ее нельзя эксплуатировать при постоянной влажности.

Дополнительные характеристики стали 40х

Сталь 40х обладает следующими дополнительными характеристиками.

Флокеночувствительность

Сплав отличается флокеночувствительностью. Так называют свойство, показывающее возможность возникновения трещин после изготовления деталей. Такие недостатки могут появиться при деформировании стали. Можно уменьшить вероятность возникновения дефектов при использовании правильного температурного режима.

Склонность к отпускной хрупкости

После процесса закалки металл плохо воспринимает удары. Понизить повышенную хрупкость можно после термической обработки сплава.

Ковка

Проводится при температуре изначально 1250 °С, в последней стадии 800 °С.

Сварка

Сталь отличается трудносвариваемостью. По категории сварки входит в 4 группу.

Сварка производится двумя методами:

  • Ручная дуговая и электрошлаковая сварка. Материал подогревается до 200-300 °С и подвергается термообработке. Разогрев необходим для предотвращения появления трещин на шве сварки.
  • Контактная сварка — сталь нуждается в последующей термообработке.

Резка

Металл легко поддается резке. Однако могут возникнуть сложности при резке с использованием сварочного оборудования.

Область применения

Из-за своих характеристик материал находит применение в разных промышленных отраслях.  Сплав используют при создании следующих компонентов:

  • Кулачковые и коленчатые валы, оси и полуоси.
  • Штоки.
  • Плунжеры.
  • Вал-шестерни.
  • Иные детали, для которых особо важна прочность.

Интересно: Сплавом пользуются для создания конструкций, используемых при экстремально низком уровне температуры. Сталь применяют при строительстве автомобильных и ж/д мостов на крайнем Севере.

Расшифровка сокращенных обозначений

В странах, входящих в СНГ, используется стандартный ГОСТ 4543-2016, определяющий химический состав сплава и его свойства.

Интересное:  Технология резки металла газом

Существует такая расшифровка сплава сталь 40х:

  • Цифра 40 обозначает главный компонент системы. Это углерод. Обычно, сплав в большинстве состоит из железа, а концентрация углерода 0.44%, показывает главные свойства металла.
  • Буква Х показывает, что в металле имеется легирующий компонент – хром. Если после буквы не стоит цифра, значит его содержания равен 1.1%. Хром увеличивает устойчивость сплава к коррозии. Однако тип стали 40х не считается хорошо защищенным от ржавчины.
  • Металл содержит много никеля, марганца и хрома. Они показывают качество сплава, но не указаны в маркировке.

Расшифровка показывает состав стали и ее свойства.  За рубежом используются несколько иные стандарты по маркировке металлов, но содержание сплавов у иностранных аналогов схоже с российскими материалами.

Аналоги и номенклатура

Если сталь 40Х гост используется как главный компонент, проектировщику нужно помнить, что возможно применять схожие металлы.  Существуют российские и иностранные аналоги.

Отечественные

В производстве используют российские аналоги:

  • 45Х.
  • 38ХА.
  • 40ХН.
  • Некоторые другие.

Они применяются для создания разных ответственных деталей: осей, зубчатых колец, плунжеров и других.

Зарубежные

Из иностранных материалов есть такие аналоги металла:

  • G51400, H51350 — производимые в Соединенных Штатах.
  • 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 — из Германии.
  • 35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA — производства Китая.

Их можно применять при изготовлении механизмов, которые планируется использовать при низких температурах воздуха.

Преимущества и недостатки

Положительные и отрицательные качества металла определяют его свойства. Среди качеств стали вида 40х важны характеристики выносливости и твердости. Примесь хрома в составе придает компонентам следующие положительные черты:

Преимущества
Они отличаются большой прочностью и защитой от ржавчины.
Держат сильные и долгосрочные нагрузки.
Выдерживают экстремальные температурные значения от -40 до +425 °С.
Магнитные свойства материала не влияют на качество стали.
Их можно использовать в различных условиях внешней среды.
Поверхности не нуждаются в очищении и обработке.
Хорошо переносят коробление.
Недостатки
К отрицательным чертам сплава относят хрупкость стали, ее флокеночувствительность. Но термообработка дает возможность понизить данные свойства до минимальных показателей.

 

Интересное:  Что такое поверхностная закалка стали

Способы обработки стали марки 40х

Для серьезного повышения качества деталей, необходимо провести термообработку получаемых изделий.  Ее виды:

  • Отжиг.
  • Нормализация.
  • Отпуск.
  • Старение.
  • Закалка.

Особенности термообработки

Отжиг стали 40х представляет собой нагрев материала, нужно выдержать металл при высокой температуре и затем охладить вместе с печью. После отжига он обретает сильную пластичность и невысокую твердость.

Важно: Необходимо провести отпуск стали 40х, он дает возможность понизить внутреннее напряжение. Отпуск делается на воздухе или в масле. Производится при температуре 200 °С в воздушной среде и 500 °С в масляной структуре.

Прокаливаемость материала делается с использованием масляной среды. После процедуры качественно улучшается поверхностный слой стали. Процедуру нужно проводить в течение 4 часов при температуре 860 °С.

Критический диаметр после закалки в различных средах

Диаметр стали твердостью 43-46 HRC3 после закаливания в воде составляет 38-76 миллиметров, в масле 16-48 миллиметров.

В отношении материала твердостью 49-53 HRC3 показатели находятся в диапазоне 23-58 – в водной среде и 6-35 – в масляной структуре.

Валерий Шилков

Опыт в сфере металлообработки более 30 лет. Закончил МГТУ им. Н. Баумана. Работал штамповщиком, станочником металлообработки, имею 5 разряд сварщика.

Оцените автора
Добавить комментарий

Adblock
detector