Механические свойства стали 40х: Конструкционная сталь характеристики, свойства

Содержание

Сталь марки 40Х13 — Металлургическая компания

Краткие обозначения:
σв— временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПаε— относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05— предел упругости, МПаJк— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2— предел текучести условный, МПаσизг— предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10— относительное удлинение после разрыва, %σ-1— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж— предел текучести при сжатии, МПаJ-1— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν— относительный сдвиг, %n— количество циклов нагружения
sв— предел кратковременной прочности, МПаR и ρ— удельное электросопротивление, Ом·м
ψ— относительное сужение, %E— модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2
T— температура, при которой получены свойства, Град
sT— предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПаl и λ— коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С)
HB— твердость по БринеллюC— удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV— твердость по Виккерсуpn и r— плотность кг/м3
HRCэ— твердость по Роквеллу, шкала Са— коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С
HRB— твердость по Роквеллу, шкала ВσtТ— предел длительной прочности, МПа
HSD— твердость по ШоруG— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

Сталь 40Х / Auremo

Описание

Сталь 40Х

Сталь 40Х: марочник сталей и сплавов. Ниже представлена систематизированная информация о назначении, химическом составе, видах поставок, заменителях, температуре критических точек, физических, механических, технологических и литейных свойствах для марки — Сталь 40Х.

Общие сведения стали 40Х

Заменитель марки
стали: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР.
Вид поставки
Круг 40х, сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543–71, ГОСТ 2590–71, ГОСТ 2591–71, ГОСТ 2879–69, ГОСТ 10702–78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414–75, ГОСТ 8559–75, ГОСТ 8560–78, ГОСТ 1051–73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955–77. Лист толстый ГОСТ 1577–81, ГОСТ 19903–74. Полоса ГОСТ 82–70, ГОСТ 103–76, ГОСТ 1577–81. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479–70. Трубы ГОСТ 8731–87, ГОСТ 8733–87, ГОСТ 13663–68.
Применение
оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Химический состав стали 40Х

Химический элемент%
Кремний (Si)0.17−0.37
Марганец (Mn)0.50−0.80
Медь (Cu), не более0.30
Никель (Ni), не более0.30
Сера (S), не более0.035
Углерод (C)0.36−0.44
Фосфор (P), не более0.035
Хром (Cr)0.80−1.10

Механические свойства стали 40Х

Механические свойства
Термообработка, состояние поставкиСечение, ммσ0,2, МПаσB, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/м2HB
Пруток. Закалка 860 °C, масло. Отпуск 500 °C, вода или масло25780980104559 
Поковки. Нормализация. КП 245500−800245470153034143−179
Поковки. Нормализация. КП 275300−500275530153229156−197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275500−800275530133029156−197
Поковки. Нормализация. КП 315<1003155701738
39
167−207
Поковки. Нормализация. КП 315100−300315570143534167−207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315300−500315570123029167−207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315500−800315570113029167−207
Поковки. Нормализация. КП 345<100345590184559174−217
Поковки. Нормализация. КП 345100−300345590174054174−217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345300−500345590143849174−217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395<10039561517
45
59187−229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395100−300395615154054187−229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395300−500395615133549187−229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440<100440635164559197−235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440100−300440635144054197−235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490<100490655164559212−248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490100−300490655134054212−248
Механические свойства при повышенных температурах
t испытания,°Cσ
0,2
, МПа
σB, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/м2
Закалка 830 °C, масло. Отпуск 550 °C,
2007008801542118
3006808701758 
400610690186898
500430490218078
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
7001401753378 
80054985998 
900416965100 
1000244368100 
1100112668100 
1200112470100 
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t отпуска,°Сσ0,2, МПаσB, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/м2HB
Закалка 850 °C, вода
2001560176083529552
3001390161083520498
4001180132094049417
5009101150114969326
6007208601460147265
Механические свойства в зависимости от сечения
Сечение, ммσ0,2
, МПа
σB, МПаδ5, %ψ, %KCU, Дж/м2HB
Закалка 840−860°С, вода, масло. Отпуск 580−650°С, вода, воздух.
101−200490655154559212−248
201−300440635144054197−235
301−500345590143849174−217

Технологические свойства стали 40Х

Температура ковки
Начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость
трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 163−168, σB = 610 МПа K
υ тв.спл.
= 0.20, K υ б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Температура критических точек стали 40Х

Критическая точка°С
Ac1743
Ac3815
Ar3730
Ar1693
Mn325

Ударная вязкость стали 40Х

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка+20-25-40-70
Закалка 850 С, масло. Отпуск 650 С.16014810785
Закалка 850 С, масло. Отпуск 580 С.9182 54

Предел выносливости стали 40Х

σ-1, МПаτ-1, МПаnσB, МПаσ0,2, МПаТермообработка, состояниестали
363 1Е+6690  
470 1Е+6940  
509  960870 
3332405Е+6690  
372    Закалка 860 С, масло, отпуск 550 С.

Прокаливаемость стали 40Х

Закалка 850 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRCэ
1.54.567.510.513.516.519.52430
50.5−60.548−5945−57.539−5-5735−53.531.5−50.528.5−4627−42.524.5−39.522−37.5
ТермообработкаКол-во мартенсита, %Крит.диам. в воде, ммКрит.диам. в масле, ммКрит. твердость, HRCэ
Закалка5038−7616−4843−46
 9023−586−3549−53

Физические свойства стали 40Х

Температура испытания,°С20100200300400500600700800900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа214211206203185176164143132 
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа858381787168635550 
Плотность стали, pn, кг/м37850 7800  7650    
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)414038363433313027 
Уд. электросопротивление (p, НОм · м)27832440555571788011001330  
Температура испытания,°С20−10020−20020−30020−40020−50020−60020−70020−80020−90020−1000
Коэффициент линейного расширения (a, 10−6 1/°С)11.812.213.213.714.114.614.812.0  
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг ·°С))466508529563592622634664  

Источник: Марочник сталей и сплавов

Источник: www.manual-steel.ru/40H.html

Сталь 40 | ТД СпецСплав

 Характеристика материала сталь 40

 

Марка :40
Заменитель:35, 45, 40г
Классификация:Сталь конструкционная углеродистая качественная
Применение:трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса, втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град.
ГОСТГОСТ 1050-88

 

Химический состав в % материала сталь 40

CSiMnNiSPCrCuAs
0.37 — 0.450.17 — 0.370.5 — 0.8до   0.25до   0.035до   0.035до   0.25до   0.3до   0.08

Температура критических точек материала сталь 40

Ac1 = 724 ,      Ac3(Acm) = 790 ,       Ar3(Arcm) = 760 ,       Ar1 = 680

Механические свойства при Т=20

oС материала сталь 40
СортаментРазмерНапр.sвsTd5yKCUТермообр.
ммМПаМПа%%кДж / м2
Прокатдо 80 5803401945600Нормализация
Лист холоднокатанныйдо 4 520 18   
Лист горячекатанныедо 4 520 17   
Листдо 60 570 20  Нормализация
Трубы холоднокатанные  58032017  Нормализация
Трубы горячекатанные  60034016   

Твердость

Твердость материала   40   после отжига
HB 10 -1 = 187   МПа
Твердость материала   40   горячекатанного отожженного
HB 10 -1 = 163   МПа
Твердость материала   40   калиброванного нагартованного
HB 10 -1 = 207   МПа

Физические свойства материала сталь 40


TE 10— 5a 10 6lrCR 10 9
ГрадМПа1/ГрадВт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
202.13 51.57850483160
1002.111.950.6 486221
2001.9812.748.1 497296
3001.913.545.6 512387
4001.8514.0541.9 529493
5001.7914.538.1 550619
6001.6714.933.5 574766
7001.615.1530 628932
800 12.524.8 6741110
900 13.525.7 6571150
1000 14.526.9 6531180
1100 15.228 6491207
1200 15.829.5 6491230
TE 10— 5a 10 6lrCR 10 9

Технологические свойства материала сталь 40


  Свариваемость:ограниченно свариваемая.
  Флокеночувствительность:не чувствительна.
  Склонность к отпускной хрупкости:не склонна.

Зарубежные аналоги материала сталь 40

Внимание!   Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
СШАГерманияЯпонияФранцияЕвросоюзКитай
DIN,WNrJISAFNORENGB

Обозначения:

Механические свойства :
sв— Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT— Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5— Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y— Относительное сужение , [ % ]
KCU— Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB— Твердость по Бринеллю , [МПа]
Физические свойства :
T— Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E— Модуль упругости первого рода , [МПа]
a— Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]
l— Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r— Плотность материала , [кг/м3]
C— Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
R— Удельное электросопротивление, [Ом·м]
Свариваемость :
без ограничений— сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая— сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая— для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг

 

Легированная сталь 40Х: характеристики, применение, твердость, аналоги

Широкое распространение в промышленности получила конструкционная сталь 40Х, характеристики которой обусловлены легирующими элементами. Они могут быть значительно улучшены при помощи разных режимов термической обработки.

Химический состав

На всей территории СНГ характеристики и применение стали 40Х определяются ГОСТом 4543-2016. Он указывает на химический состав и основные эксплуатационные свойства. Расшифровка стали свидетельствует о содержании главных компонентов – углерода и хрома.

Первые два знака обозначают концентрацию основного легирующего элемента – углерода, она находится в диапазоне 0,36-0,40%. Сложно выдержать более точную концентрацию в процессе выплавки металла.

Буква «Х» указывает на присутствие хрома, который улучшает коррозионную стойкость материала. Однако его концентрация не превышает показателя 0,8-1,1% и недостаточна для придания стали достаточной сопротивляемости коррозии.

В состав сплава входят и другие легирующие добавки, не отмеченные в маркировке, но придающие определенные свойства стали 40Х:

  • никель – до 0,3%;
  • марганец – 0,5-0,8%;
  • кремний – 0,17-0,37%;
  • медь присутствует в очень небольших количествах, около 0,035%, и не оказывает существенного влияния на механические свойства сплава;
  • строго регламентируются концентрации вредных примесей – серы и фосфора, их содержание не превышает 0,035%.

Аналоги и номенклатура

Марку стали 40Х можно заменить отечественными аналогами:

  • 45Х;
  • 38ХА;
  • 40ХН;
  • 40ХС;
  • 40ХФ;
  • 40ХР.

Зарубежные аналоги имеют другую маркировку, однако составы этих сплавов приблизительно совпадают:

  • G51400 и H51350 – Соединенные Штаты;
  • 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 – Германия;
  • 35Cr, 38CrA, 40Cr и 40CrA – КНР;
  • SCr435, SCr440 – Япония;
  • 37Cr4, 41Cr4 – Франция;
  • 36CrMn4 – Италия;
  • 2245 – Швеция;
  • 14140 – Чехия.

Классификация конструкционных легированных сталей регламентируется ГОСТом 4543-71. В нем прописаны технические условия на разные виды проката. По характеристикам стали 40Х ГОСТ 4543-71 относит ее к классу хромистых сплавов и устанавливает:

  • предельное содержание примесей, негативно влияющих на технологические свойства материала, например, серы и фосфора;
  • режимы термообработки.

Сталь поставляется в виде:

  • сортового проката по нескольким стандартам;
  • калиброванного прутка;
  • прутка шлифованного и серебрянки по ГОСТу 14955-77;
  • толстого листа и полос;
  • поковок, согласно ГОСТу 8479-70;
  • труб и соединительных частей к ним.

Свойства сплава

Физико-механические свойства стали 40Х позволяют выдерживать высокие нагрузки без разрушения ее структуры:

  • плотность – 7820 кг/м3; модуль упругости – 2,14Х10-5;
  • коэффициент линейного расширения – 11,9Х106 1/град.;
  • удельное электросопротивление – 210Х109 Ом*м;
  • ударная вязкость – 160 Дж/см2;
  • температура ковки – от 1250 до 800 градусов.

Почти все показатели изменяются в зависимости от температуры. С ее повышением, увеличиваются:

  • удельное сопротивление;
  • коэффициент линейного расширения;
  • удельная теплоемкость.

Обратную зависимость от температуры демонстрируют:

  • модуль упругости;
  • плотность металла;
  • коэффициент теплопроводности.

Важной характеристикой является показатель предела текучести. Он определяется величиной нагрузки, при которой в изделии возникают необратимые деформации. Показатель зависит от нескольких факторов: режима термообработки; типа легирующих добавок и количества вредных примесей; структуры кристаллической решетки.

Для стали 40Х предел текучести уменьшается в диапазоне температур 100-500 градусов от 490 до 345 МПа. Негативное влияние на качество сплава оказывают отпускная хрупкость и флокеночувствительность. Сталь трудносвариваема, требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

Особенности термообработки

Термическая обработка проводится с целью улучшения механических свойств стали 40., в основном, для повышения прочности и поверхностной твердости. Она состоит из комплекса операций, в результате которых изменяется внутренняя структура сплава. Материал подвергается сильному нагреву, поэтому технология термообработки должна учитывать особенности сплава, например:

  • температуру плавления стали 40Х;
  • ее химический состав;
  • содержание примесей, влияющих на твердость металла;
  • критические точки, при которых изменяется структура сплава.

ГОСТ определяет оптимальные режимы:

  • закалки стали – масляная среда с температурой 860 градусов;
  • отпуска – вода или масло при 500 градусах;
  • если отпуск проводить при 200 градусах, твердость увеличивается до 552 МПа.

В итоге улучшаются характеристики:

  • твердости – до 217 МПа;
  • предела прочности на разрыв – 980 Н/м2;
  • ударной вязкости – до 59 Дж/см2.

Медленное охлаждение после отпуска ведет к хрупкости стали. Избежать ее можно быстрым охлаждением, однако при этом возможно появление внутренних напряжений, вызывающих деформацию металла. Флокеночувствительность, то есть образование внутренних трещин и полостей, можно уменьшить вакуумированием процесса нагрева и совмещением его с продувкой аргоном.

Особого внимания требует процесс закалки стали 40Х, так как она идет на изготовление деталей, испытывающих постоянные нагрузки, например, втулок, шестерен, болтов. После процедуры увеличивается твердость металла, но снижаются пластичность и устойчивость к ударным нагрузкам. Соотношение этих параметров зависит:

  • от времени, в течение которого происходит нагрев до заданной температуры;
  • интервала выдержки, определяющего равномерность прогрева;
  • скорости охлаждения.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы материала определяются его свойствами. Среди характеристик стали 40Х особое значение имеют показатели твердости и выносливости. Благодаря наличию хрома в составе сплава, детали, изготовленные из нее:

  • имеют высокий запас прочности и устойчивости к коррозии;
  • рассчитаны на высокие и длительные нагрузки;
  • устойчивы к действию экстремальных температур в диапазоне от -40 до +425 градусов;
  • выдерживают резкие перепады температур; магнитные свойства стали 40Х не влияют на ее эксплуатационные характеристики;
  • могут эксплуатироваться практически при любых внешних условиях;
  • не требуют очищения и обработки поверхностей;
  • обладают высоким пределом выносливости и стойкости к короблению.

После закалки карбид, содержащийся в сплаве, полностью растворяется, и металл приобретает более высокую коррозионную устойчивость. Химические свойства стали 40Х позволяют использовать ее в агрессивных влажных средах. Материал также хорошо поддается операциям резки. По свариваемости сплав относится к 4 группе. Чтобы избежать трещин на сварочном шве, его следует предварительно разогреть до 200-300 градусов.

Среди недостатков стали отпускная хрупкость и флокеночувствительность, однако технологии термообработки позволяют уменьшить эти свойства до минимальных значений.

Область применения

Металлопрокат стали 40Х получил широкое применение в машиностроительных отраслях для производства изделий повышенной прочности и выносливости при воздействии интенсивных нагрузок:

  • труб для отопительных систем;
  • дисков, роторов для паровых турбин;
  • коленчатых и кулачковых валов;
  • крепежных деталей.

Листовую сталь используют:

  • для холодной и горячей штамповки;
  • обшивки каркасных конструкций.

Из прутков, изготовленных по ГОСТу 5950-2000, производят инструменты, применяющиеся в условиях небольших скоростей и температур, не превышающих 2 тыс. градусов.

Механические свойства стали 40х

Сталь является одним из самых важных конструкционных металлов. Она нашла широчайшее применение в строительстве, машиностроении, а также многих других отраслях. У этого металла много самых разных марок, и все они отличаются друг от друга характеристиками. Сталь 40х — конструкционная легированная марка этого материала. И здесь мы о ней поговорим подробнее.

Удлинение и сопротивление удару резко уменьшаются. В общем случае можно сказать, что сила достигает максимального значения около 0, 8% углерода, а затем немного уменьшается, а пластичность всегда и быстрее уменьшается до более высокого содержания углерода.

Как было замечено, механические свойства сталей тесно связаны с различными структурными составляющими, из которых истинные характеристики на самом деле не известны с должной точностью. Таблица 23 — Механические свойства микросодержащих сталей. Следует, однако, помнить, что свойства перлита сильно различаются по степени тонкости его структуры.

Кроме обычных примесей, в марке 40х содержится определенное количество элементов, которые специально вводятся. Благодаря этому обеспечиваются особенные свойства. Здесь, как легирующий элемент, применяется хром. Именно из-за него в присутствует буква Х.

В данной стали есть особенность — это трудная свариваемость. В связи с этим сталь 40х в процессе сварки подвергается нагреву до 300 о С, а после нее — термической обработке. Кроме этой особенности, имеется склонность к отпускной способности, а еще флокеночувствиетльность.

Очевидно, что углеродистые стали имеют ограничения, особенно когда требуются особые свойства стойкости к коррозии, сопротивление нагреву, сопротивление износу, электрические или магнитные характеристики и т.д. в этих случаях используются сплавы, значение которых растет с каждым днем.

Значения пределов сопротивления и течения закаленных образцов сильно зависят от времени вымачивания. Фазовые превращения в закалке оказывают одинаковое влияние на пределы сопротивления и течения закаленных образцов. Такие образцы имеют высокие значения расхода.

Сталь 40х характеристики имеет следующие:

Удлинение относительное — 13-17%;

Ударная вязкость — до 800 кДж/кв. метр;

Предел прочности — до 900 МПа.

Есть и другие особенности, характерные для этой :

Предел выносливости достаточно высокий;

Возможность проводить обработку способом резания, путем сваривания или под давлением;

Образцы аустенитировали при 900 и 950 ° С и сразу же гасили после достижения этих температур, демонстрировали микроструктуры очищенного мартенсита с небольшими объемными долями полигональных и игольчатых ферритов. Значения предел прочности на растяжение и предел текучести образцов закаленного образца сильно зависят от времени выдержки. Фазовые превращения при закалке оказывают аналогичное влияние на прочность на растяжение и предел текучести закаленных образцов. Эти образцы имеют высокие значения отношения выхода.

Образование аустенита является неизбежным в процессе термомеханической обработки и сварки сталей. Некоторые исследователи, которые пытаются разработать модели для объяснения кинетики аустенитизации в изотермическом и неизотермическом нагревании, из данной микроструктуры или разнородных микроструктур, изучали явление аустенизации.

Стойкость к короблению и обезуглероживанию при термовоздействии.

Для всех подобных материалов это самые важные свойства. Именно они позволяют применять сталь 40х в машиностроительной отрасли.

При ковке стали этой марки температура в начале процесса составляет 1250 о С, а в конце — 800 о С.

Очень часто эта сталь находит применение при изготовлении улучшаемых деталей, которые отличаются повышенной прочностью. Это такие изделия, как плунжеры, шпиндели, оси, валы, кольца, вал-шестерни, коленчатые и кулачковые валы, болты, полуоси, рейки, втулки, губчатые венцы, оправки и другие нужные детали.

Исходное состояние аустенита определяет развитие конечной микроструктуры и, следовательно, конечных механических свойств стали. Таким образом, поведение и механические свойства сталей зависят не только от характера разложения аустенита при непрерывном охлаждении, но и от кинетики реустенитизации, то есть, является ли аустенитная фаза однородной или гетерогенной, а также ее размера скорость нагрева, наличие неметаллических включений и распределение фаз.

Микроструктура полученной стали состоит в основном из феррита и перлита, с твердостью по Виккерсу. В термической обработке аустенизации, тушения и закалки в вертикальном положении использовалась трубчатая печь с кварцевой ретортой с модулем контроля температуры, реализованным микрокомпьютером и природной атмосферой.

Сталь 40 широко применяется для изготовления метчиков, сверл, напильников. Как видите, это все инструменты, которыми приходится работать при небольшой скорости, а температура нагрева составляет не больше 2000 градусов. Эти изделия представляют собой прутки, у которых круговое поперечное сечение. Изготавливаются они согласно ГОСТу 5950-2000.

Было определено, что для каждой используемой температуры аустенизации и с термопарой, вставленной в центр образца, был рассмотрен временной интервал для образца, который достигнет теплового равновесия с печью и, начиная с этого значения, время вымачивания.

При и, установлено, что пределы прочности и расхода уменьшаются с увеличением времени отжига при 600 ° С для всех условий аустенизации. Поскольку температура отжига фиксируется при 600 ° С, уменьшение этих механических свойств определяется кинетикой закалки, то есть более длительное время отжига подразумевает образование микроструктуры, вероятно, состоящей из коалесцированных карбидов и феррита с игольчатой ​​морфологией.


В случае если нужна сталь, обладающая устойчивостью к коррозии, нужно обратить внимание на марку 40х13. Это Устойчивость к коррозии она приобретает после закалки, ведь при этом полностью растворяется карбид. Сталь 40х13 производится в а также открытого дугового типа. Полученный материал прекрасно деформируется при температуре 850-1100 о С. А чтобы не было трещин, нагрев и последующее охлаждение нужно проводить медленно.

Эта структура при отжиге в течение 100 с при 600 ° С подвергается быстрому восстановлению с уничтожением разногласий, возникающих при мартенситном превращении, и развивается тонкая и игольчатая структура зерен. Эта структура приводит к высоким значениям сопротивления и предела текучести по сравнению с закаленными и отпущенными образцами при других условиях аустенизации и отпуска.

Так как это значение наклона равно единице, уменьшение предела выхода всегда равно уменьшению предела устойчивость образцов закаленного и закаленного образцов для различных условий аустенизации. Это означает, что эффекты фазовых превращений при отпусках по пределам сопротивления и потока одинаковы. Скорость потока — это параметр, который позволяет косвенную оценку скорости затвердевания. Обнаружено, что это отношение имеет тенденцию к снижению очень плавно с увеличением времени отпуска.

Напоследок стоит дать рекомендацию покупателям. Лучше всего сталь 40х, а также изделия из нее покупать у заводов-изготовителей напрямую. Здесь всегда стоимость будет без наценок, ведь вы «обходите» посредников. Также изделия могут быть изготовлены по заказанным вами параметрам. Кроме того, заводы часто предлагают скидки оптовым покупателям, а также есть гарантия качественности товара. А в случае брака вы будете знать, к кому обращаться.

Высокое значение расхода показывает, что закаленные и закаленные образцы имеют низкую скорость затвердевания. Для образцов, закаленных сразу после достижения температуры аустенизации, мартенситная структура, полученная из небольших аустенитных зерен, состоит из очень тонких планок.

Эта структура приводит к большим значениям процентов. Оптимизация механических свойств, т.е. высокая механическая стойкость, связанная с высокой пластичностью, может быть оценена из продукта предела сопротивления на процентное удлинение. Этот продукт, как функция времени выдержки, для двух температур аустенизации, а два времени отпуска показаны на рис.

характеристики, применение, твердость и свариваемость стали 40Х


Конструкционная легированная сталь 40Х :

Из всех материалов, применяемых в машиностроении, станкостроении, приборостроении и других промышленных областях, самое широкое распространение получила сталь. Выбор ее марок огромен, в зависимости от своего состава любая сталь обладает теми или иными качествами и относится к различным группам по своим показателям. Сталь 40Х относится к классу конструкционных легированных сталей.

Химические компоненты, входящие в состав

Если рассматривать процентный состав представленного сплава, цифра 40 обозначает, что в нем содержится в процентном соотношении углерод до значения 0,44%, буква Х – обуславливает наличие легирующей добавки – хрома до 1,1%. Более подробный состав химических компонентов представлен в таблице ниже. Равноценной заменой для этой марки могут служить такие сплавы, как 40ХН, 45Х, 40ХН, 40ХС.

Химический состав стали марки 40Х

Углерод,%Хром,%Кремний,%Марганец,%Никель,%Фосфор,%Сера,%Медь,%
0,36-0,440,8-1,10,17-0,370,5-0,8до 0,3до 0,035до 0,3до 0,035

Легированные стали получают путем переплава или производством на свежей шихте. Если используется шихта, предварительный расчет содержания в ней хрома должен учитывать потери при выплавке, но это значение не должно превышать параметра 0,4%, иначе в процессе получатся высоколегированные отходы. Рафинирование металла легирующими элементами проводится сильными раскислителями, после чего вводится шлак, обработанный углеродом и кремнием. После воздействия восстановительного шлака конструкционная сталь хорошо раскисляется, что обеспечивает хорошее затвердение.

Термическая обработка

Для стали 40Х последовательность термообработки следующая. Сначала выполняется закалка в масляной среде, а затем отпуск в масле или на воздухе. Для каждой детали выбирается свой режим термообработки, он зависит от нагрузок, в которых эта деталь применяется, так как разные режимы дают различную твердость изделия. Режим термообработки рассчитывается в зависимости от критических точек, достигая которые материал претерпевает физические и химические изменения и меняет свои свойства и характеристики. Сталь 40Х имеет следующие критические точки: Ac1 = 743 , Ar1 = 693 Ac3 = 782 , Ar3 = 730. Закалка осуществляется при температуре 860 ºС, средой служит масло, часовой интервал составляет 4 часа. Затем выполняется низкий отпуск при температуре 200 ºС на воздухе либо можно применить температурный параметр 500 ºС и провести обработку в масляной среде. После такого режима термообработки достигается следующая прочность стали НВ – 217 и HRC – 45.

Качественные показатели

Прочный и твердый материал, способный выдерживать большие нагрузки и не подвергаться разрушению — так можно оценить сталь 40Х. Характеристики, которыми она обладает:

  • хорошие коррозионные свойства;
  • стойкость к колебаниям температуры;
  • высокие прочностные показатели;
  • эстетические качества.

Но помимо положительных показателей сталь 40Х имеет и отрицательные свойства. Сюда можно отнести:

  • склонность к образованию флокенов;
  • отпускную хрупкость;
  • плохую свариваемость.

Флокеночувствительность

Это дефект, который получается во время ускоренного охлаждения сплава после отливки, в виде внутренних трещин. Он может возникнуть во время горячей деформации легированной стали. Также он может проявляться на поверхности в виде четких участков овальной или зигзагообразной формы. Образование этого дефекта может происходить вследствие переизбытка выделения водорода во время термообработки. Бороться с этим недостатком можно с помощью высокотемпературной термообработки и оптимального режима охлаждения. Еще можно применять метод вакуумизации сплава, что поможет снизить содержание водорода в процентном отношении.

Отпускная хрупкость

Возникает во время медленного охлаждения легированных конструкционных сталей после отпуска, вызвана она резким снижением вязкости. Для сравнения значение вязкости может упасть в 5-10 раз по сравнению с этим же показателем при быстром охлаждении стали. Медленное охлаждение влияет только на ударную вязкость, остальные характеристики стали оно не понижает. Слишком быстрое охлаждение может вызывать внутренние напряжения, которые могут приводить к деформации изделия.

Трудности сварочных работ

Сталь 40Х относится к четвертой группе по свариваемости. Выполнение сварочных швов может приводить к образованию трещин. Снизить проявление этих дефектов можно с помощью предварительного подогрева. Также требуется предварительная подготовка кромок. Выполнять сварочные работы этой марки можно дуговой сваркой: ручной или электрошлаковой, также можно применить контактную сварку. После контактно-точечной потребуется дополнительная термообработка. Для ручной сварки применяются специальные электроды для легированных сталей Э85 УОНИ-13/85. Тип и положение свариваемого шва могут быть любые.

Область применения

Эта марка стали обладает рядом свойств, благодаря которым она охватывает достаточно обширную область применения. Из нее выполняют заготовки сортового и фасонного металлопроката различных профилей, а также изготавливают листы, трубы, поковки, полученные методом ковки. Применяют такой металлопрокат для режущего инструмента. Сталь 40, которая не была подвержена термообработке, очень выгодно использовать для нерабочих хвостовых частей – корпусов метчиков, насадок, разверток.

Улучшенный сплав, полученный под воздействием термической обработки, которую мы рассмотрели ранее, используется для ответственных конструкций. К таким относятся: венцы зубчатых колес, валы, оси, втулки, болты, плунжеры. Нашла эта марка свое применение в конструкциях, которые эксплуатируются при низких температурах на открытом воздухе, ее используют в северных широтах для обустройства железнодорожных и автомобильных мостов.

www.syl.ru



Сталь марки 40Х: характеристики, закалка, ГОСТы и применение в промышленности

Машиностроение, приборостроение, станкостроение и другие области промышленности в процессе производства используют огромное количество материалов как классических, известных десятки и сотни лет, так и совершенно новых, современных.

К числу классических и широко распространенных материалов относится сталь.

Классификация сталей по химическому составу предусматривает их разделение на легированные (с введением легирующих элементов, обеспечивающих сплаву необходимые механические и физические свойства) и углеродистые.

Сталь 40х относится к конструкционным легированным сплавам. Слово «конструкционная» указывает на то, что материал используется для изготовления разнообразных механизмов, конструкций и деталей, применяемых в машиностроении и строительстве, и обладает определенным набором химических, физических и механических свойств.

Химический состав

Цифра 40 в маркировке свидетельствует о том, что процентное содержание углерода в сплаве колеблется в пределах от 0.36 до 0.44, а буквенное обозначение х указывает на наличие легирующего элемента хрома в количестве не менее 0.8 и не более 1.

1 процента. Легирование стали хромом придает ей свойство устойчивости к коррозии в окислительной среде и атмосфере. Говоря другими словами, сталь приобретает нержавеющие свойства.

Кроме того, хром определяет структуру сплава, его технологические и механические характеристики.

Остальные химические элементы входят в состав стали х 40 в следующем количестве:

  • не более 97% железа;
  • 0,5 — 0,8% марганца;
  • 0,17 — 0,37% кремния;
  • не более 0,3% меди;
  • не более 0,3% никеля;
  • не более 0,035% фосфора;
  • не более 0,035% серы.

Физические характеристики

Почти все физические свойства металлов прямо или обратно пропорционально зависят от температуры. Такие показатели, как удельное сопротивление, коэффициент линейного расширения и удельная теплоемкость возрастают с ростом температуры, а плотность стали, ее модуль упругости и коэффициент теплопроводности, наоборот, падают при увеличении температуры.

Еще одна физическая характеристика, называемая массой, не зависит практически ни от чего. Образец можно подвергать термической обработке, охлаждать, обрабатывать, придавать ему различную форму, а масса при этом будет оставаться величиной неизменной.

Физические показатели всех известных марок отечественных сталей и сплавов, в том числе и описываемой марки, сведены в таблицы и размещены в справочниках по металловедению.

Влияние термической обработки на качество

Сталь в исходном состоянии представляет собой довольно пластичную массу и поддается обработке путём деформирования. Ее можно ковать, штамповать, вальцевать.

Для изменения механических свойств и достижения необходимых качеств применяется термическая обработка металла.

Суть термической или тепловой обработки заключается в применении совокупности операций по нагреву, выдержке и охлаждению твердых металлических сплавов.

В результате такой обработки сплав изменяет свою внутреннюю структуру и приобретает определенные, необходимые производителю и потребителю, свойства.

Критические точки

Критические точки — это температуры, при которых изменяется структура стали и ее фазовое состояние. Вычислены в 1868 году русским металлургом и изобретателем Дмитрием Константиновичем Черновым, поэтому иногда их называют точками Чернова.

Обозначают такие точки буквой А. Нижняя точка А1 соответствует температуре, при которой аустенит превращается в перлит при охлаждении или перлит в аустенит при нагреве. Точка А3 — верхняя критическая точка, соответствующая температуре, при которой начинается выделение феррита при охлаждении или заканчивается его растворение при нагреве.

Характеристики высокопрочной стали Российского производства!

Сталь является одним из самых важных материалов, который используется практически во всех отраслях промышленности. К высокопрочной стали (в зависимости от области применения) предъявляют различные требования. Марки сталей отличаются по структуре, химическому составу и по своим свойствам (физическим и механическим).

Сталью называют деформируемый сплав железа с углеводом (не более 2 процентов) и примесями других элементов: марганца, кремния, фосфора. К высокопрочному крепежу предъявляются особые требования. Поэтому для получения стали, которая будет идеально соответствовать всем характеристикам добавляют специальные примеси – легирующие элементы. Это – хром, вольфрам, ванадий, титан, марганец или кремний.

СТАЛЬ МАРКИ 3

Углеродистая сталь обычного качества.

Именно такая сталь пользуются наибольшим спросом в строительстве. Причина такой популярности – технологичность, прочность и привлекательная цена. Еще одно преимущество этого сплава – возможность изготавливать из нее изделия, которые выдерживают большую нагрузку и обладают хорошей сопротивляемостью ударам.

Сталь 3 производят по ГОСТ 380-94, согласно ему сталь маркируются буквами «Ст» с порядковым номером от 0 до 6. Чем выше этот номер, тем большее количество углерода содержится в стали. А значит, лучше прочность, но при этом хуже пластические характеристики. Сталь 3 хорошо сваривается, нефлокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости. Сталь 3 содержит: углерод – 0,14-0,22%, кремний – 0,05-0,17%, марганец – 0,4-0,65%, никель, медь, хром – не более 0,3% , мышьяк не более 0,08%, серы и фосфора – до 0,05 и 0,04%. Количество этих компонентов в сплаве Ст3 не допускается выше указанных значений.

Основа стали – феррит. Его характеристики не позволяют использовать его в чистом виде. Для улучшения показателя прочности феррита сталь насыщают углеродом, добавляют (легируют) хром, никель, кремний, марганец и проводят дополнительное термическое упрочнение.

Сталь 3 выдерживает широкий температурный диапазон при переменных нагрузках. Хорошо сваривается, штампуется в холодном и горячем состоянии, подвергается вытяжке. Применяется без термической обработки.

Свариваемость стали

Без ограничений — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки. В стали, относящейся к хорошей, содержание углерода составляет менее 0,25%. Они свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов сварки.

Температура применения

Минимальная температура применения (температура наиболее холодной пятидневки региона) – минус 30.

Максимальная температура применения – плюс 300.

СТАЛЬ МАРКИ 35

Качественная среднеуглеродистая сталь.

Такой вид стали применяют для деталей, которые требуют высокой пластичности и сопротивления удару. Качественные углеродистые стали типа 35 изготавливают по ГОСТ 1050-88 и маркируют двухзначными цифрами, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 35 (0,35 %). Она обладает высокой прочностью (σв = 640…730 МПа, σ0,2 = 380…430 МПа) и относительно низкой пластичностью (δ = 9…14 %, ψ = 40…50 %). Кроме того, этот тип стали не восприимчив к средним напряжениям, обладает стойкостью к деформации и износостойкостью, не подвержен образованию трещин и коррозии. Поэтому именно сталь 35 используют при производстве высокопрочного крепежа и фланцевых соединений. Температурный диапазон: от -40 до +450 градусов Цельсия

Сталь 35 сваривается ограниченно. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуем подогрев и последующую термообработку. КТС без ограничений.

Свариваемость стали

Сталь конструкционной марки 35 сваривается ограниченно. С увеличением углерода в стали зона термического влияния и шов закаливаются, увеличивается твердость, сварные соединения становятся более хрупкими и склонными к образованию трещин.

Удовлетворительные стали имеют содержание углерода от 0,25 до 0,35%. Они мало склонны к образованию трещин и при правильных режимах сварки получается качественный шов. Для улучшения качества сварки часто применяют подогрев.

Температура применения

Минимальная температура применения (температура наиболее холодной пятидневки региона) – минус 40.

Максимальная температура применения – плюс 425.

СТАЛЬ МАРКИ 35Х

Сталь легированная, хромистая

Крепежные изделия из стали 35Х обладают высокой конструктивной прочностью, гарантируют надежность конструкции. Кроме того, сталь 35Х хорошо сопротивляется ударным нагрузкам, обладает большим запасом вязкости и высоким сопротивлением усталости. Также, сталь 35Х имеет высокое сопротивление износу, коррозии, трещинам и другим дефектам.

Главное преимущество крепежа из легированной конструкционной стали 35Х перед углеродистыми – это более высокая прочность за счет упрочнения феррита и большей прокаливаемости, меньший рост аустенитного зерна при нагреве и повышенная ударная вязкость. А уровень механических свойств повышен за счет термической обработки.

Свариваемость стали

Ограниченно свариваемая.

Температура применения

Минимальная температура применения (температура наиболее холодной пятидневки региона) – минус 40.

Максимальная температура применения – плюс 425.

СТАЛЬ МАРКИ 40Х

Сталь конструкционная легированная. Сталь марки 40Х содержит 0,40% углерода и менее 1,5% хрома. Эта сталь довольно трудно свариваема. Поэтому, чтобы получить качественное сварное соединение, необходимы дополнительные операции. При сварке потребуется подогрев до 200-300 градусов, а потом – термообработка путем отжига.

Благодаря добавлению хрома, крепежные изделия из ст.40Х обладают твердостью, прочностью, жаропрочностью и устойчивостью к коррозии. Сталь 40Х рассчитана на значительные нагрузки. Механические свойства стали 40х: предел кратковременной прочности – 570 – 940 МПа, предел пропорциональности – 320 – 800 МПа, относительное удлинение – 13 – 17%, относительное сужение – 35 – 55%, ударная вязкость – 400 – 850 кДж/кв.м.

Плюсы этой марки стали: устойчивость к действию высоких и низких температур и их резким перепадам, могут использоваться под открытым небом и даже в агрессивных, влажных средах. Еще одно неоспоримое преимущество крепежных изделий именно из этой марки стали – это отсутствие необходимости обрабатывать и очищать поверхность.

Свариваемость стали

Ограниченно свариваемая. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Температура применения

Минимальная температура применения (температура наиболее холодной пятидневки региона) – минус 40.

Максимальная температура применения – плюс 425.

СТАЛЬ МАРКИ 45

Сталь марки 45 обладает высокой стойкостью и прочностью. Сталь 45 применяют при изготовлении деталей механизмов, используемых при повышенных нагрузках и требующих сопротивления (ударам, трению). Механические свойства этой стали позволяют ей выдерживать значительные перепады температур и другие неблагоприятные климатические воздействия. Эта сталь способна выдержать температурные испытания от 200 до 600 градусов по Цельсию.

При использовании ст. 45 следует помнить, что:

• прочность снижается при нагревании до 200 0С; • сталь является трудносвариваемой и характеризуется низкой флонекочувствительностью.

Сталь марки 45 — среднеуглеродистая; идеально подходит для изготовления деталей, требующих высокой прочности или высокой поверхностной твердости, а также деталей средненагруженных и не подвергающихся в работе истиранию.

Свариваемость стали

Высокоуглеродистую сталь марки 45 рекомендуют соединять контактной сваркой. Ограниченно свариваемые стали имеют содержание углерода от 0,36 до 0,45% и склонны к образованию трещин. Сварка требует обязательного подогрева. При их сварке требуются специальные технологические процессы.

Температура применения

Минимальная температура применения (температура наиболее холодной пятидневки региона) – минус 40.

Максимальная температура применения – плюс 425.

Сталь марки 09Г2С

Сталь конструкционная низколегированная.

Обозначение 09Г2С указывает, что в стали присутствует 0,09% углерода, буква «Г» означает марганец, а цифра 2 – процентное содержание до 2% марганца. Буква «С» означает кремний, содержание кремния менее 1%.

Главное преимущество этой стали – высокая механическая прочность, которая позволяет применять более тонкие детали по сравнению с деталями, изготовленными из других сталей. А значит, детали из стали 09Г2С имеют меньший вес, что экономически более выгодно. Кроме того, еще один плюс этой стали – низкая склонность к отпускной хрупкости.

Свариваемость стали

Марка стали 09Г2С широко используется для сварных конструкций. Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 градусов по Цельсию. Сварка довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. При температуре воздуха минус 15 °С и ниже применяют предварительный местный подогрев независимо от толщины стали.

Температура применения

Минимальная температура применения (температура наиболее холодной пятидневки региона) – минус 70.

Максимальная температура применения – плюс 450.

boltigaika.dk.ru

Pereosnastka.ru

Сварка легированных и углеродистых закаливающихся сталей

К

атегория:

Сварка металлов

Сварка легированных и углеродистых закаливающихся сталей

К сталям, интенсивно закаливающимся при сварке с образованием мартенситной и промежуточных структур, относятся следующие группы сталей: – конструкционные низко- и среднелегированные среднеуглеро-дистые стали с содержанием углерода до 0,5%.

Эти стали отличаются высокой прочностью в сочетании с удовлетворительной пластичностью за счет комплексного легирования. К ним относятся стали перлитного класса 35Х, 40Х, 35Г2, 50Г2, ЗОХГТ, ЗОХГСА, 35ХГСНА и мартенситного класса ЗЗХЗНВФМА, 30Х2НМФА и др.

; – жаропрочные и жаростойкие стали 15X5, 15Х5МА, 15Х5ВФ, 20ХЗМВФ, ЗОХМА, 38ХМЮА, 25Х1М1Ф и др.; – средне- и высокоуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 60, 25Г, 35Г, 45Г.

Высокоуглеродистые стали в сварных конструкциях, как правило, не используют. Необходимость их сварки возникает при наплавке и ремонте.

Характерными общими трудностями при сварке этих сталей являются: – образование закалочных структур при охлаждении после сварки и в связи с этим склонность к холодным трещинам; – опасность образования горячих трещин; – разупрочнение металла сварочного соединения по сравнению с основным металлом.

В зависимости от степени легирования и содержания углерода эти стали относятся к удовлетворительно, ограниченно или плохо сваривающимся сталям (см. табл. 2).

трудность при сварке этих сталей — образование закалочных структур и холодных трещин, поэтому основные металлургические и технологические меры по обеспечению качества сварных соединений основываются на устранении этой трудности и являются общими для большинства рассматриваемых сталей.

Основные меры по обеспечению качественного сварного соединения. До- сварки- при составлении технологии главное внимание должно быть уделено рациональному выбору материалов: основного и присадочного металла, защитных средств. Основной металл с пониженным содержанием углерода и примесей (серы, фосфора) обладает более высокой стойкостью против холодных и горячих трещин.

Для повышения пластичности сварного шва и увеличения сопротивляемости трещинам содержание углерода в присадочном металле должно быть менее 0,15%; целесообразно предусмотреть более широкую разделку кромок, чтобы обеспечить формирование шва в основном за счет более’пластичного присадочного металла. Высокая технологическая прочность сварного шва достигается при ограничении содержания легирующих элементов в присадочной проволоке до следующих пределов, %: 0,15 С; 0,5 Si; 1,5 МП; 1,5 Gr; 2,5 Ni; 0,5 V; 1,0 Mg; 0,5 Nb.

В качестве защитных средств необходимо использовать покрытия и флюсы основного типа, а также инертные газы (для легированных сталей). Для уменьшения сварочных напряжений, являющихся одной из причин образования трещин, необходимо при конструировании избегать жестких узлов, скоплений швов, пересекающихся и близко расположенных швов.

Во время сварки предусматриваются следующие технологические меры:1. Тщательная подготовка и сборка под сварку, минимальное смещение кромок (менее 10—15% толщины), минимальный зазор, качественные прихватки и зачистка кромок;2. Регулирование термического цикла сварки для обеспечения требуемой скорости охлаждения шва и зоны термического влияния.

Скорость охлаждения регулируют изменением режимов сварки (величина тока, скорость сварки, погонная энергия), применением специальных технологических приемов (сварка короткими и длинными участками, наложение отжигающего валика, сварка горкой, каскадом и др.) и применением подогрева, который может быть предварительным, сопутствующим и последующим.

Подогрев является наиболее радикальным способом регулирования скорости охлаждения и его используют, когда регулированием режимов сварки и специальными технологическими приемами не удается обеспечить требуемую скорость охлаждения и структуру сварного соединения. Чем выше содержание углерода и легирующих элементов, тем выше температура подогрева.3.

Уменьшение содержания водорода в сварном шве, так как водород является одной из главных причин образования холодных трещин.

Это достигается применением электродов с фтористо-кальциевыми покрытиями и основных флюсов, защитных газов с пониженной влажностью; сваркой на постоянном токе обратной полярности; тщательной подготовкой под сварку свариваемого и присадочного металла (зачистка, обезвоживание) и защитных материалов (сушка, прокалка).

4. Рациональная последовательность наложения швов с целью уменьшения остаточных напряжений и деформаций.

После сварки для предотвращения холодных трещин производят незамедлительно высокий отпуск для снятия остаточных напряжений и стабилизации структуры.

Для обеспечения равнопрочности сварного соединения после сварки производят полную термообработку изделия, которая заключается в закалке и последующем высоком отпуске или в нормализации.

Если габариты изделия и имеющееся оборудование допускают полную термообработку, то химический состав металла шва должен быть близок химическому составу основного металла.

Если полная термообработка невозможна, то проблема равно-прочности решается подбором режимов сварки и легированием через присадочную проволоку.

При сварке закаливающихся сталей применяют в основном виды сварки плавлением — ручную дуговую, под флюсом, в защитных газах, электронно-лучевую, электрошлаковую с использованием сварочных материалов, обеспечивающих заданную прочность и химический состав сварного шва.

Читать далее:

Сварка высоколегированных сталей

Источник: https://pereosnastka.ru/articles/svarka-legirovannykh-i-uglerodistykh-zakalivayushchikhsya-stalei

Свариваемость сталей

СВАРИВАЕМОСТЬ — способность металлов образовывать качественное сварное соединение, удовлетворяющее эксплуатационным требованиям

ЭКВИВАЛЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕРОДА (Сэк) — количественная характеристика свариваемости. Она определяется по формуле:

где С — содержание углерода, %;

Mn, Cr… — содержание легирующих элементов, %

ГРУППА СВАРИВАЕМОСТИ Сэк, % МАРКИ СТАЛЕЙ
Углеродистые Легированные Высоколегированные
I

Хорошая

До 0,25 вкл ВСт1; ВСт2; ВСт3; ВСт4; Стали 08; 10; 15; 20; 25 15Г; 20Г; 15Х; 15ХА; 20Х; 15ХМ; 20ХГСА; 10ХСНД; 10ХГСНД; 15ХСНД 08Х20Н14С2; 20Х23Н18; 08X18Н10; 12X18Н9Т; 15X5
II

Удовлетворительная

Свыше 0,25 до 0,35 вкл ВСт5; Стали 30; 35 12ХН2; 12ХНЗА; 20ХНЗА; 20ХН; 20ХГСА; 30Х; 30ХМ; 25ХГСА 30X13; 12X17; 25X13Н2
III

Ограниченная

Свыше 0,35 до 0,45 вкл ВСт6; Стали 40; 45 35Г; 40Г; 45Г; 40Г2; 35Х; 40Х; 45Х; 40ХМФА; 40ХН; 30ХГС; 30ХГСА; 35ХМ; 20Х2Н4МА 17X18Н9; 12Х18Н9; 36X18Н25С2; 40Х9С2
IV

Плохая

Свыше 0,45 Стали 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85 50Г; 50Г2; 50Х; 50ХН; 45ХНЗМФА; ХГС; 6ХС; 7X3 40X10С2М; 40X13; 95X18; 40X14Н14В2М; 40X10С2М
ГРУППА СВАРИВАЕМОСТИ УСЛОВИЯ СВАРКИ
I Без ограничений, в широком диапазоне режимов сварки независимо от толщины металла, жесткости конструкций, температуры окружающей среды
II Сварка только при температуре окружающей среды не ниже — 5 °С, толщине металла менее 20 мм при отсутствии ветра
III Сварка с предварительным или сопутствующим подогревом до 250 °С в жестком диапазоне режимов сварки
IV Сварка с предварительным и сопутствующим подогревом, термообработкой после сварки

weldering.com

Выбор метода

Когда основная ответственность за использование продукта не назначена, самый простой способ – это использование дуговой сварки. В конце концов, это самый дешевый метод, который не требует специальной подготовки.

Требуется:

  1. Сварной стальной 40-кратный электрод, специально разработанный для этой цели.
  2. В промышленности источник мышьяка, содержащий аргон, используется для критических объектов.

Несмотря на его высокую стоимость, это самый надежный способ обеспечить долгий срок службы конструкции. Вы можете использовать источники ацетиленового газа, чтобы сделать процесс прибыльным. Результирующий свет очень похож и будет более удобен при создании потолка и вертикальных швов.

Обратите внимание! Независимо от выбранного метода, поверхность должна быть тщательно подготовлена.

Технология и особенности сварки стали

В современной промышленности применяется самая разнообразная сталь для сварных конструкций.

Она может быть нержавеющей и обычной, с высоким или низким содержанием углерода, жаростойкие и так далее.

Для их сварки используют различные технологии, но наиболее проста сварка полуавтоматом или инвертором. В этой статье мы расскажем об особенностях популярных типов сталей и о том, как их варить.

Сварка инструментальной стали

Инструментальная сталь — тип стали, содержащий в своем составе менее 1% углерода. Такая сталь твердая и прочная, но не износостойкая, поэтому ее используют только при изготовлении инструментов. К тому же, она отличается невысокой закупочной ценой, что делает производство прибыльным.

Рекомендуется варить инструментальную сталь специальным электродом и с помощью инвертора. Электроды должны быть предназначены именно для работы с данным типом сталей. Мы рекомендуем стержни УОНИ-13/НЖ/20Х13 и сварочный инвертор средней ценовой категории. Будьте готовы к тому, что сварка инструментальной стали потребует от вас много сил и терпения. Это связано с низким содержанием углерода.

Сварка конструкционной стали

Конструкционная сталь используется куда чаще, чем инструментальная. Из нее изготавливают все: от мелких деталей до заводских станков. Именно к данной категории относится сварка 40х стали, стали 30хгса, стали 35хгса и прочих других марок.

Что из себя представляет конструкционная сталь? По составу это очень интересный металл. Он состоит из различных примесей, в частности фосфора и серы. Чем этих компонентов больше в составе, тем ненадежнее будет сталь, так что нужно следить за этим показателем. Конструкционная сталь может быть обыкновенной, качественной, высококачественной и особо высококачественной.

Как вы понимаете, последний тип конструкционной стали содержит минимум примесей, за счет чего удается получить по-настоящему качественный и прочный металл.

Ну а в обычной конструкционной стали примесей больше всего, она считается самой недолговечной.

Кстати, у этой классификации есть еще отдельные подгруппы (они отличаются по наличию в составе некоторых дополнительных химических компонентов). Но мы не будем подробно расписывать классификацию, чтобы не запутать вас.

Сталь 40Х: характеристики, применение, твердость и свариваемость стали 40Х

Марка стали: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР).

Класс: сталь конструкционная легированная.

Использование в промышленности: 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..

Твердость: HB 10 -1 = 217 МПа

Свариваемость материала: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Температура ковки, oС: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Флокеночувствительность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Вид поставки:

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
  • Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
  • Поковки ГОСТ 8479-70.
  • Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 13663-86.
Зарубежные аналоги марки стали 45
США5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400
Германия1.7034, 1.7035, 1.7045, 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4, 42Cr4
ЯпонияSCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H
Франция37Cr4, 38C4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4, 42C4TS
Англия37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530h46, 530h50, 530M40
Евросоюз37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4
Италия36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB, 38CrMn4KB, 41Cr4, 41Cr4KB
Бельгия37Cr4, 41Cr4, 45C4
Испания37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF, 42Cr4, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211
Китай35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr
Швеция2245
Болгария37Cr4, 40Ch, 41Cr4
Венгрия37Cr4, 41Cr4, Cr2Z, Cr3Z
Польша38HA, 40H
Румыния40Cr10, 40Cr10q
Чехия14140
Австралия5132H, 5140
Южная КореяSCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

Сталь 40Х и ее характеристики

В нашей компании вы можете заказать разнообразные изделия из металла, используемые в быту, строительстве и в промышленности. От того, из какого материала создан металлопрокат, зависят его качества, свойства и характеристики.

Мы предлагаем вам ознакомиться с разнообразными видами стали. К примеру, марка стали 40Х, относящаяся к классу конструкционной легированной, пользуется особой популярностью. В данном разделе вы узнаете больше про этот материал.

Если у вас возникают вопросы по товарам или вы хотите сделать заказ, то звоните нашим специалистам! Менеджеры компании работают круглосуточно.

В данном материале имеется 0,40 процента углерода и меньше полутора процентов хрома.

Этот материал относится к трудносвариваемым. Вы можете осуществлять сваривание ручным дуговым методом и электрошлаковым, но в начале следует подогреть сталь, а после произвести термическую обработку. При контактной точечной сварке также требуется дальнейшая термическая обработка.

Твердость стали 40Х следующая: HB 10 -1 = 217 МПа.

Заменителями этого материала могут стать марки 45X, 38XA, 40XH, 40XC, 40ХФ, 40XP.

Если вы собираетесь ковать эту сталь, то в начале процесса нужно нагреть ее до 1 250 градусов по Цельсию, а в конце остудить до 800 градусов. Если ковке подвергались изделия сечением до 350 миллиметров, их нужно охлаждать на воздухе.

Больше информации вы можете узнать из таблиц, расположенных на сайте.

состав, свойства, способы обработки, применение

Трудности сварочных работ

Сталь 40Х относится к четвертой группе по свариваемости. Выполнение сварочных швов может приводить к образованию трещин. Снизить проявление этих дефектов можно с помощью предварительного подогрева. Также требуется предварительная подготовка кромок. Выполнять сварочные работы этой марки можно дуговой сваркой: ручной или электрошлаковой, также можно применить контактную сварку. После контактно-точечной потребуется дополнительная термообработка. Для ручной сварки применяются специальные электроды для легированных сталей Э85 УОНИ-13/85. Тип и положение свариваемого шва могут быть любые.

Аналоги стали и область применения

4Х13 — старое название. Существуют зарубежные аналоги, отличающиеся чистотой сплава, отсутствием или наличием примесей.

Зарубежные аналоги разных поставщиков: американские AISI420, японские SUS420J2, французские X40Cr14, английские 420S45, итальянские X40Cr14, испанские F.3404, китайские 4C13, польские 4h33, чешские 17024. Все аналоги имеют похожие характеристики.

Область применения:

  1. Мерительный инструмент.
  2. Режущий инструмент.
  3. Предметы домашнего обихода.
  4. Медицинские инструменты.
  5. Валы.
  6. Пружины.
  7. Подшипники.
  8. Мерительные приспособления для ковочного производства.
  9. Детали компрессорных установок.
  10. Режущие ножи аппаратов для горячей штамповки.

Состав и свойства

В состав стали марки 40х13 кроме основных компонентов входят следующие химические элементы: хром (14%), углерод (не превышает 0,45%), на остальные элементы кремний и другие приходится не более 0,8%, что соответствует ГОСТ 5582-75.

Химический состав стали

Основными химическими элементами, входящими в состав, являются: железо, углерод, кремний, марганец, хром, сера и фосфор. Процент содержания углерода в этой стали (в зависимости от выпуска) изменяется в интервале 0,36-0,45%. Эту сталь относят к классу среднеуглеродистых.

Химический состав стали 40х13

Химическая микроструктура в закалённом состоянии включает в себя мартенситы, карбиды и остаточное содержание аустенита. Именно эти элементы обеспечивают хорошую коррозионную стойкость. Более высокие показатели присущи только нержавеющей стали марки 30х13.

Механические свойства

Механические свойства стали 40х13 определяются её составом и способом обработки. После проведения специальной смягчающей обработки и последующего отпуска при температуре около 740 градусов удаётся повысить предел прочности и достичь значения в 560 МПа

Эта обработка позволяет добиться относительного удлинения более 15%, что очень важно для дальнейшей механической обработки. Если это сталь горячекатаная с последующей ковкой и калибровкой, то её твердость достигает 229 НВ

После проведения процедуры закалки твердость по Роквеллу превышает 55 HRC единиц. Плотность этой марки стали равна 7,68 г/см3.

Механические свойства стали 40х13

После проведения последовательной закалки и постепенного низкого отпуска эта марка стали приобретает хорошие антикоррозийные свойства. Единственным ограничением в этой области является долгое применение в условиях приморской атмосферы или в солёной морской воде.

На основании приведенных физических свойств, марку 40х13 можно отнести к классу инструментальных сталей.

Физические и механические свойства Стали 40Х

Сталь плохо поддается сварке. Чтобы сваривать детали из этой стали их вначале нагревают, далее сваривают методом ручной дуговой сварки или электрошлаковой сварки. Далее сваренные заготовки подвергают термообработке.

И так какие же физические и механические свойства стали?

  1. Стали 40Х присуща высокая твердость. Этот параметр поддается изменению путем термообработки.
  2. Удельный вес следующая важная характеристика. Для стали 40Х эта величина равна 7820 кг/кг*м3.
  3. Твердость по Бринеллю для стали 40Х в идеале равна 217 Мпа.

Физические свойства Сталь40Х. ФотоМеханические свойства Сталь 40Х. Фото

Вообще сталь после непосредственной выплавки представляет собой достаточно пластичную структуру. Ее можно деформировать множеством различных способов. Ковать, штамповать, вальцевать. Давайте рассмотрим это подробнее:

  1. Металлы нередко подвергают ковке. Температура ковки разная для разных сплавов, и это еще один важный параметр. Для стали 40Х начальная температура ковки равна 1250 градусов по Цельсию. Завершающая температура равна 800 градусам. Небольшие изделия допускается охлаждать на открытом воздухе.
  2. Поковка стали залог прочности будущего изделия. До поковки металл должен подвергнуться ковке или штамповке. Штамповкой достигается наибольшая точность обработки заготовки. Штамповка может быть горячей либо холодной. После штамповки стоимость готового изделия значительно уменьшается. Это происходит благодаря тому, что сокращаются металлические отходы и затраты времени. Ковка не позволяет получить достаточную точность обработки, соответственно увеличиваются затраты. Но необходимо отметить, что в этом случае мы получаем изделие с лучшими качествами. Металл после ковки становится более гибким и прочным.
  3. Для получения дополнительных характеристик заготовки подвергают отпуску. Отпуском называют нагрев ниже температуры плавления. В частности отпуск делает металл более пластичным. Как нежелательный эффект можно получить снижение пластичности после данной обработки. Это называется отпускной хрупкостью. Сталь 40Х не характеризуется отпускной хрупкостью. Однако она не лишена склонности к образованию флокенов. Флокенами называют деформации, которые образуются при литье металлов. Проще говоря это разрывы.

Технологические свойства стали 40Х13

Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 1100 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.

Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.

Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:

  • упрочнение, возникающие в процессе резания;
  • удаление отходов обработки;
  • ускоренный износ режущего инструмента.

Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления — стружколомы.

Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.

Еще одно свойство 40Х13 — это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.

Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.

Применение

Раньше этот материал использовался для изготовления советских и недорогих кухонных ножей. К сожалению, из-за своей низкой стоимости они отличались сравнительно плохим качеством (из-за заводов-изготовителей ножей, а не стали), но для обычных бытовых и кухонных целей подходили отлично. Таким ножом с лёгкостью можно было разделывать курицу, другие мясные блюда, но самый главный плюс — безопасность для здоровья. Никакого риска заразиться какой-нибудь химической болезнью, используя сталь 40×13, просто не существует.

Отдельная сфера применения — авиамоделирование. В самолётостроении нельзя, чтобы материал, из которого изготавливаются важные составляющие части, сильно электрифицировался и подвергался различной коррозии, ведь на кону человеческие жизни. Конструкторы не стали бы использовать низкокачественную сталь, поэтому данный факт станет ещё одним плюсом. Но самый частый способ употребления — изготовление различных составляющих деталей. Высокая прочность и возможность использования в механизмах, работающих на износ, делают материал главным составляющим.

Стоит заметить, что медицинские скальпели изготавливаются именно из вышеуказанного сплава, что подтверждает информацию про безопасность для человеческого организма. Ещё из этой стали производят различные технические приспособления: подшипники, пружины, элементы для измерительных систем, детали компрессора и многие необходимые в повседневной жизни вещи.

Одним из главных минусов является тот факт, что использовать эту сталь для сварки категорически нельзя. При резком изменении температуры она теряет многие свои свойства, начинает ржаветь, разрушается кристаллическая решётка.

Химический состав стали

Как ранее было отмечено, химический состав стали 40Х определяется маркировкой. Однако, она не отображает весь состав. Сталь марки 40Х характеризуется следующими особенностями:

  1. Показатель концентрации углерода в составе находится в пределе от 0,36% до 0,44%. Отметим, что более точный показатель выдержать производители не могут по причине сложности процесса получения металла.
  2. Хром является основным легирующим элементом, его в металле содержится 0,8-1,1%.
  3. Процесс производства сплава определяет то, что в металл включается никель, кремний и марганец. Их концентрация не больше 1%, но даже незначительное количество приводит к изменению эксплуатационных характеристик.
  4. В составе есть вредные элементы, к примеру, фосфор и сера. Их концентрация строго регламентирована.
  5. Также в состав включается медь, но ее около 0,035%. Именно поэтому концентрация этого элемента не изменяет основные эксплуатационные характеристики.

Химический состав стали 40х по ГОСТ

Рафинирование структуры различными легирующими элементами проводится при применении сильных раскислителей, после чего вводится шлак, обрабатываемый кремнием и углеродом.

Марочник стали и сплавов

ГлавнаяГОСТыМатериалыПоискКалькуляторАналогиОбъявленияНовости

НАВИГАЦИЯ: Материалы -> Сталь конструкционная легированная ИЛИ Материалы -> Сталь конструкционная-все марки Марка :

40ХЗаменитель: 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХРКлассификация : Сталь конструкционная легированнаяДополнение: Сталь хромистаяПрименение: 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.Зарубежные аналоги:Известны 40Х: купить Ауремо ООО www.auremo.org Поставщик: Санкт-Петербург , Днепр +380 (56) 790-91-90, info auremo.orgВиды поставки материала 40Х

B03 — Обработка металлов давлением. ПоковкиГОСТ 8479-70;
В22 — Сортовой и фасонный прокатГОСТ 9234-74; ГОСТ 1133-71; ГОСТ 11474-76; ГОСТ 2879-2006; ГОСТ 2591-2006; ГОСТ 2590-2006;
В23 — Листы и полосыГОСТ 103-2006; ГОСТ 19903-74; ГОСТ 82-70;
В32 — Сортовой и фасонный прокатГОСТ 8560-78; ГОСТ 8559-75; ГОСТ 10702-78; ГОСТ 7417-75; ГОСТ 4543-71; ГОСТ 1051-73; ГОСТ 14955-77;
В33 — Листы и полосыГОСТ 1577-93;
В62 — Трубы стальные и соединительные части к нимГОСТ 24950-81; ГОСТ 23270-89; ГОСТ 7909-56; ГОСТ 9567-75; ГОСТ 8734-75; ГОСТ 8733-74; ГОСТ 8732-78; ГОСТ 8731-87; ГОСТ 53383-2009;
В71 — Проволока стальная низкоуглеродистаяГОСТ 1526-81;

Химический состав в % материала 40Х

ГОСТ 4543 — 71 CSiMnNiSPCrCu0.36 — 0.440.17 — 0.370.5 — 0.8до 0.3до 0.035до 0.0350.8 — 1.1до 0.3Температура критических точек материала 40Х.

Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 782 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693

Технологические свойства материала 40Х .

Свариваемость:трудносвариваемая.
Флокеночувствительность:чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:склонна.

Механические свойства при Т=20oС материала 40Х .

СортаментРазмерНапр.sTd5yKCUТермообр.
ммМПаМПа%%кДж / м2
Трубы, ГОСТ 8731-876579
Трубы холоднодеформир., ГОСТ 8733-7461814
Пруток, ГОСТ 4543-71Ø 259807851045590Закалка 860oC, масло, Отпуск 500oC, вода,
Твердость 40Х после отжига , ГОСТ 4543-71HB 10 -1 = 217 МПа
Твердость 40Х , Трубы ГОСТ 8731-87HB 10 -1 = 269 МПа
Твердость 40Х , Трубы холоднодеформир. ГОСТ 8733-74HB 10 -1 = 217 МПа
Твердость 40Х , Пруток горячекатан. ГОСТ 10702-78HB 10 -1 = 179 МПа

Физические свойства материала 40Х .

TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9
ГрадМПа1/ГрадВт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град)Ом·м
202.147820210
1002.1111.9467800466285
2002.0612.542.77770508346
3002.0313.242.37740529425
4001.8513.838.57700563528
5001.7614.135.67670592642
6001.6414.431.97630622780
7001.4314.628.87590634936
8001.322676106641100
90026.775601140
10002875101170
110028.87470120
120074301230
TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9

Зарубежные аналоги материала 40Х

Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги

СШАГерманияЯпонияФранцияАнглияЕвросоюзИталияБельгияИспанияКитайШвецияБолгарияВенгрияПольшаРумынияЧехияАвстралияЮж.Корея
DIN,WNrJISAFNORBSENUNINBNUNEGBSSBDSMSZPNSTASCSNASKS
5135
5140
5140H
5140RH
G51350
G51400
H51350
H51400
1.7034
1.7035
1.7045
37Cr4
41Cr4
41CrS4
42Cr4
SCr43537Cr4
38C4
38C4FF
41Cr4
42C4
42C4TS
37Cr4
41Cr4
530A36
530A40
530h46
530h50
530M40
1.7034
1.7035
1.7039
37Cr4
37Cr4KD
41Cr4
41Cr4KD
41CrS4
36CrMn4
36CrMn5
37Cr4
38Cr4KB
38CrMn4KB
41Cr4
41Cr4KB
37Cr4
38Cr4
38Cr4DF
41Cr4
41Cr4DF
42Cr4
F.1201
F.1202
F.1210
F.1211
35Cr
38CrA
40Cr
40CrA
40CrH
45Cr
45CrH
ML38CrA
ML40Cr
SCr435

Ножевая сталь 40х13

Любой кухонный режущий инструмент из металла должен отвечать целому ряду требований, в первую очередь, гигиеническим. Очевидным выбором здесь стала нержавейка, т.е. коррозионно-стойкая, высоколегированная, жаропрочная сталь повышенной прочности и твердости марки 40х13. Её часто называют ножевой сталью, однако идет данный материал не только на изготовление ножей, но и на производство шариковых подшипников, рессор, пружин и всевозможного мерительного инструмента.

Микроструктура подобного сплава в его закаленном состоянии включает карбиды, мартенситы и небольшое процентное содержание остаточного аустенита. Всё это обеспечивает высокий уровень коррозионной стойкости (выше только у нержавейки 30Х13). При этом данный материал не является свариваемым, а выплавляется он в открытых электродуговых или индукционных печах при t=850-1100°C. Во избежание деформаций металла сталь 40х13 нагревают относительно медленно, после чего так же медленно охлаждают с помощью песка.

Характеристики стали марки 40х13

Химический состав ножевой стали 40Х13 представлен на следующей диаграмме:Закалка данного материала производится при температуре 1030-1050oC, при ковке же металл приходится нагревать до 1200оС. По окончании механической обработки сталь 40х13 сечением не более 200 мм дополнительно подвергается низкотемпературному отжигу. Твердость готового обработанного материала составляет 143-229 МПа (HB 10-1), а удельный вес 7650 кг/м3.

В целом, физические свойства стали 40X13 делают её похожей на большинство инструментальных сталей. Она незаменима при изготовлении бытового и хирургического режущего инструмента, однако не менее популярна в производстве:

  • осей
  • втулок
  • валов
  • корпусов
  • лопастей турбин
  • болтов
  • гаек
  • карбюраторных игл и т.п.

Заметим, что любые изделия из данного металла способны длительно находится в любых коррозионных средах, температура которых достигает 400-450°С.

Применение стали 40X13

Высокая коррозионная стойкость марки стали 40х широко востребована авиаконструкторами, которые нуждаются в материале, дополнительно обладающем повышенной прочностью и используемом для производства деталей, работающих на износ в условиях огромных механических нагрузок.

Несмотря на своё название, эта ножевая сталь имеет удовлетворительную стойкость ножевой кромки. Она относительно мягкая, однако при качественной закалке способна демонстрировать отличную твердость (57 HRC). С другой стороны, мягкость металла позволяет легко затачивать ножи, в то время как антикоррозионная устойчивость становится главным критерием выбора при поиске лучшего материала для ножей, используемых дайверами, рыбаками или водолазами. Ножи из стали 40х13 никогда не ржавеют, не нуждаются в каком-либо уходе, именно поэтому сегодня данный материал идет на изготовление самого разного режущего инструмента хозяйственно-бытового и сувенирного назначения. При этом его получение не связано с серьезными затратами, что позволяет отнести сталь 40х13 к разряду дешевых нержавеющих металлов.

Технологические свойства стали 40Х13

Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 1100 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.

Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.

Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:

  • упрочнение, возникающие в процессе резания;
  • удаление отходов обработки;
  • ускоренный износ режущего инструмента.

Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления — стружколомы.

Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.

Еще одно свойство 40Х13 — это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.

Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.

Улучшение механических свойств легированной стали (40x) с помощью термической обработки Аббас Аль-Джибори, Али Аль-Мосави, Кадим Аль-Муршеди :: SSRN

Журнал инженерных наук Аль-Кадисия, специальный выпуск для 2-й конференции Инженерного колледжа/Университета Аль-Кадисия, 2009 г.

10 страниц Опубликовано: 10 июля 2017 г.

Дата написания: 19 октября 2009 г.

Аннотация

Термическая обработка представляет собой процесс или несколько процессов, содержащих нагрев и охлаждение твердого металла или сплава таким образом, чтобы получить желаемые условия или свойства, или восстановить свойства, существовавшие в металле или сплаве, которые подвергались определенным операционным процессам.Целью данного исследования является исследование влияния термической обработки на механические свойства низкохромистой легированной стали (1,1% Cr) с (0,4%) углеродом, а именно: предел прочности при растяжении, твердость, относительное удлинение и уменьшение площади. Термическая обработка включала полный отжиг, состоящий из нагрева стали до (870°С) и охлаждения в печи, закалку, осуществляемую нагревом до (870°С) и закалкой в ​​масле, и отпуск в (300°С и 600°С). Механические свойства измеряли до и после термообработки, как показано на диаграммах между механическими свойствами термообработки.Важность этого исследования заключается в том, что в нем использовался материал, который использовался только в военных областях, и были рассчитаны его свойства, чтобы сравнить их с другими типами сталей для использования в гражданских областях.

Ключевые слова: термическая обработка, механические свойства, легированная сталь Тип (40Х)

Рекомендуемое цитирование: Рекомендуемая ссылка

Аль-Джибори, Аббас и Аль-Мосави, Али и Аль-Муршеди, Кадим, Улучшение механических свойств легированной стали (40x) с помощью термической обработки (19 октября 2009 г.).Журнал инженерных наук Аль-Кадисия, специальный выпуск для 2-й конференции Инженерного колледжа/Университета Аль-Кадисия, 2009 г., доступно на SSRN: https://ssrn.com/abstract=2516311