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
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
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.
Если критическая точка определяется при нагреве, то к букве «А» добавляется индекс «с», а при охлаждении — индекс «r».
Для данной стали определена следующая температура критических точек:
- 743*С — Ас1;
- 815*С — Ас3;
- 730*C — Аr3;
- 693*C — Ar1.
Алгоритм термообработки стали и сплавов:
отжиг:- закалка;
- отпуск;
- нормализация;
- старение;
- криогенная обработка.
отжиг:Термообработка для стали 40х. Характеристика температурного режима в соответствии с требованиями ГОСТ 4543–71:
- закалка стали 40х в масляной среде при температуре 860*С;
- отпуск в воде или масле при температуре 500*С.
В результате такой термической обработки данная сталь приобретает повышенную твердость (число твердости НВ не более 217), высокий предел прочности при разрыве (980 Н/м2) и ударную вязкость 59 Дж/см2.
Предел текучести
Говоря о механических свойствах, нужно обязательно упомянуть о такой важной характеристике, как предел текучести. Если приложенная нагрузка слишком велика, то конструкция или ее детали начинают деформироваться и в металле возникают не упругие (полностью исчезающие, обратимые), а пластические (необратимые остаточные) деформации. Говоря другими словами, металл «течет».
Предел текучести — это граница между упругими и упругопластическими деформациями. Значение предела текучести зависит от множества факторов: режима термической обработки, наличия примесей и легирующих элементов в стали, микроструктуры и типа кристаллической решетки, температуры.
В металловедении различают понятия физического и условного предела текучести.
Физический предел текучести — это такое значение напряжения, при котором деформация испытываемого образца увеличивается без увеличения приложенной нагрузки. В справочниках эта величина обозначается σт и для марки 40х ее значение не менее 785 Н/мм2 или 80 КГС/мм2.
Следует отметить, что пластические (необратимые) деформации появляются в металле не мгновенно, а нарастают постепенно, с увеличением приложенной нагрузки. Поэтому, с точки зрения технологии, уместнее применение термина «условный (технический) предел текучести».
Условным (или техническим) пределом текучести называется напряжение, при котором опытный образец получает пластическое (необратимое) удлинение своей расчетной длины на 0.2%. В таблицах эта величина обозначается как σ 0,2 и для стали 40х составляет:
- при температуре от 101 до 200*С — 490 МПа;
- при температуре от 201 до 300*С — 440 МПа;
- при температуре от 301 до 500*С — 345 МПа.
Технологические характеристики
Подводя итог, можно охарактеризовать сталь 40х как твердый и прочный материал, выдерживающий большие нагрузки без разрушений. ПК числе положительных свойств относятся:
- устойчивость к температурным колебаниям;
- отличные коррозионные свойства;
- высокие показатели прочности.
Наряду с этими качествами, у данного материала есть, к сожалению, и недостатки. К ним относятся:
- трудности при сваривании;
- склонность к отпускной хрупкости;
- чувствительность к образованию флокенов.
После подогрева с последующей термообработкой описываемая сталь поддается ручной дуговой сварке (РДС) и электрошлаковой сварке (ЭШС). Если применяется контактная точечная сварка (КТС), то необходима последующая термическая обработка.
Медленное охлаждение конструкционной легированной стали 40х после отпуска приводит к ее хрупкости. Этот недостаток отсутствует при быстром охлаждении, но в этом случае могут возникнуть внутренние напряжения, вызывающие деформацию.
Флокеночувствительность — это склонность металла к образованию внутренних дефектов (полостей и трещин), так называемых флокенов. Для устранения этого недостатка сплав вакуумируют в ковше с одновременной продувкой аргоном и электродуговым подогревом.
Ассортимент металлопроката
Сталь 40х производится и поставляется на рынок в следующем виде:
- сортовой прокат (в том числе фасонный) по ГОСТам 4543−71, 2591−2006, 2590−2006, 10702−78 и 2879−2006;
- серебрянка и шлифованный пруток по ГОСТу 14955−77;
- пруток калиброванный по ГОСТам 8559−75, 7417−75, 1051−73 и 8560−78;
- полоса по ГОСТам 82−70, 103−2006 и 1577−93;
- трубы по ГОСТам 13663−86, 8731−74, 8733−74;
- поковки по ГОСТу 8479−70;
- лист толстый по ГОСТам 19903−74и1577−93.
Известно достаточное количество отечественных (40ХР, 40ХС, 40ХН, 40ХФ, 38ХА, 45Х) и зарубежных аналогов описываемой марки стали.
Область применения
Благодаря своим свойствам сталь 40х широко применяется в различных областях промышленности. Ее используют при изготовлении кулачковых и коленчатых валов, осей и полуосей, штоков, плунжеров, вал-шестерней, шпинделей, колец, оправок, болтов, реек, втулок и других деталей, к прочности которых предъявляются повышенные требования. Также используется эта сталь для изготовления конструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур внешней среды, например, при сооружении авто- и железнодорожных мостов в северных широтах.
tokar.guru
|
40Х-сталь конструкционная легированная. Сталь 40Х— трудно свариваемая, для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции:
Сталь 40Х флокеночувствительна и склонна к отпускной хрупкости.
Сталь 40Х используется:
Заменителями стали 40Х являются марки 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР. Химический состав в % стали 40Х.
Механические свойства при Т=20oС стали 40Х.
Физические свойства стали 40Х.
Обозначения:
|
||||||||
www.baltstroymetall.ru
Характеристика материала сталь 40Х, фланцы
| Марка: | 40Х |
| Заменитель: | 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР |
| Классификация: | Сталь конструкционная легированная |
| Применение: | 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 |
Химический состав в % материала 40Х
Температура критических точек материала 40Х
| Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 782 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693 |
Механические свойства при Т=20oС материала 40Х
| Твердость материала 40Х после отжига | HB 10-1 = 217 МПа |
Физические свойства материала 40Х
Технологические свойства материала 40Х
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 200 — T ), [1/Град] |
| l | Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)] |
| r | Плотность материала, [кг/м3] |
| C | Удельная теплоемкость материала (диапазон 200 — 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 |
npoet.ru
40Х — «КонкордМеталл»
На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 40Х.
Классификация материала и применение марки 40Х
Марка: 40Х
Классификация материала: Сталь конструкционная легированная
Применение: 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.
Химический состав материала 40Х в процентном соотношении
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu |
| 0.36 — 0.44 | 0.17 — 0.37 | 0.5 — 0.8 | до 0.3 | до 0.035 | до 0.035 | 0.8 — 1.1 | до 0.3 |
Механические свойства 40Х при температуре 20oС
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| — | мм | — | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | — |
| Трубы, ГОСТ 8731-87 | 657 | 9 | ||||||
| Трубы холоднодеформир., ГОСТ 8733-74 | 618 | 14 | ||||||
| Пруток, ГОСТ 4543-71 | Ø- 25 | 980 | 785 | 10 | 45 | 590 | Закалка 860oC, масло, Отпуск 500oC, вода, |
Технологические свойства 40Х
| Свариваемость: | трудносвариваемая. |
| Флокеночувствительность: | чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
Зарубежные аналоги 40Х
Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Бельгия | Испания | Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Юж.Корея | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| — | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | NBN | UNE | GB | SS | BDS | MSZ | PN | STAS | CSN | AS | KS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расшифровка обозначений, сокращений, параметров
| 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 |
Другие марки из этой категории:
Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке 40Х, приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав реального материала марки 40Х могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. Более подробную информацию о марке 40Х можно уточнить на информационном ресурсе Марочник стали и сплавов. Информацию о наличии, сроках поставки и стоимости материалов Вы можете уточнить у наших менеджеров. При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо за сотрудничество!
www.c-met.ru
Характеристики стали 40х13, область применения и отзывы
Любая сталь обладает определенными свойствами, присущими только конкретной марке. И металлурги стараются приложить максимальные усилия для получения самых высоких и качественных характеристик материала. Но, так как получить идеальную структуру стали не совсем реально, все сводится к подбору оптимальных возможностей для тех или иных целей. Ведь всем известно, что нож из мягкой стали затачивается легче, чем тот, который изготовлен из более жесткой. А твердая сталь, наоборот, отличается высокой устойчивостью к механическим воздействиям.При сложном химическом составе замедляется и сам производственный процесс изготовления стали, из-за чего и стоимость готового изделия растет.
Не всегда качество ножа может зависеть от конкретной марки стали. Большую роль здесь играет качественная термообработка изделия. Самой востребованной сталью для изготовления ножей считается сталь 40х13. Она обладает всеми необходимыми свойствами и характеристиками.
Какими характеристиками обладает сталь 40х13
Марка стали 40х13 обладает следующими характеристиками:
- Имеет мощную жаропрочность.
- Устойчивость к различным коррозиям.
- Считается абсолютно не ржавеющим материалом.
Свои антикоррозийные особенности сталь приобретает благодаря сложному технологическому процессу, который предусматривает специальную закалку. В результате такой процедуры происходит полное растворение карбида, что и обеспечивает антикоррозийную защиту материала. Одной из причин снижения стойкости к развитию коррозии является пониженное содержание хрома в карбиде или снижение температуры плавления стали до 600 градусов. Но, если технологический процесс предусмотрен правильно, то этого происходить не должно.
Плавят сталь в специальных печах открытого типа. Для этого могут быть использованы и индукционные печи. Процесс плавления стали осуществляется при температуре от 850 до 1100 градусов, что обеспечивает ее полное деформирование. Чтобы не образовывались трещины, технологическая процедура предусматривает специальные режимы нагрева и охлаждения, которые проводятся попеременно.
Составляющие элементы после закаливания
После того как сталь прошла процедуру закалки, ее составляющими являются такие элементы:
- карбидные частицы;
- мартенситы;
- остаточные аустениты.
После достижения температурного режима предела 1050 градусов и выше, наблюдается снижение твердости материала. Это говорит, об увеличение количества аустенита в составе стали. При снижении температур плавления до 450-550 градусов наблюдается вторичная твердость материала, которая наступает в результате выделения мелкодисперсного карбида из состава стали.
Область применения стали 40х13
Сталь марки 40х13 широко применяют для изготовления недорогих отечественных кухонных ножей. Изделия из этой стали прекрасно подходят для использования в хозяйстве, так как они ни при каких условиях не покрываются ржавчиной, легко точатся и удобны как в использовании, так и в уходе. Ножом с такой сталью легко можно нарезать все виды гастрономических изделий, мясо, рыбу, овощи и фрукты. Такое лезвие не только достаточно острое, но и совсем безопасное для использования в пищевых целях.Кроме того, сталь 40х13 используется для производства медицинских скальпелей и других инструментов. Из нее делают измерительные приспособления, пружины, подшипники, компрессорные элементы и другие предметы, которые применимы в домашнем хозяйстве.
Единственным минусом изделий из такой стали является такой фактор, как неустойчивость к агрессивным средам и высоким температурным режимам. Поэтому такой вид стали запрещается применять при сварках.
Какими отзывами пользуются изделия из стали 40х13
Изделия из стали 40х13 пользуются огромным спросом среди широкого круга потребителей. Поэтому производство этой марки стали занимает важное место в металлургии. Многие отмечают, что ножи из такого материала очень долговечны из-за своей твердости. Лезвия хорошо точатся и достаточно долго остаются острыми. К тому же сталь не поддается коррозии, что еще больше повышает ее спрос на рынке. Более того, изделия из нее обладают приемлемой стоимостью по сравнению с другими ее аналогами.Особенно любят сталь 40х13 дайверы, рыбаки, водолазы и просто хозяйки. Ведь ножи, выпускаемые из этой стали, действительно практичны для использования в различных отраслях. Успешно производят из нее и сувенирные клинки.
Стоит отметить, что изделия из стального материала совсем не требуют какого-либо особого ухода, кроме заточки. Но, зато со сталью 40х13 требуется аккуратное обращение, так как лезвия ножей очень гибкие. Например, нельзя использовать такой нож для работы с твердыми поверхностями.
Особой популярностью обладает инструмент для маникюра, выполненный из такого материала, как сталь 40х13. Благодаря своей твердости, щипчики хорошо обрабатывают кутикулу. При этом не следует часто натачивать инструмент. А постоянное его использование не приводит к деформации изделия.
Особо довольными остаются качеством лезвий и медицинские работники, в частности, хирурги. Ведь скальпели изготавливают преимущественно из стали 40х13. Она даже приобрела новое название – медицинская сталь.Приобретая изделия из стали 40х13 необходимо помнить, что относится к вещам нужно аккуратно. Лезвия ножей не любят хранения в сырых и очень влажных условиях. На них могут появиться мелкие точечки ржавчины, которые после заточки, конечно же, исчезнут. Но, лучше не допускать подобных оплошностей.
Несколько лет уже пользуюсь кухонным ножом из стали 40х13. И хочу сказать, что нож из такого материала является довольно прочным и удобным в применении. Он хорошо и легко точиться. Отлично режет даже жесткое мясо и рыбу. Поражает его долговечность. Лезвие абсолютно не сточилось при постоянной его эксплуатации.
Елена г. Орел
Работаю мастером маникюра уже 10 лет. В своей работе приходилось использовать различные режущие инструменты для придания ногтям нужной формы и опрятного внешнего вида. Особо осталась довольна щипчиками для подравнивания кутикул, выполненными из стали 40х13. Материал довольно прочный, долго остается острым, при затачивании не деформируется.
Светлана г. Екатеринбург
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!На рынке предложили купить подшипник на велосипед из стали 40х13. Остался очень довольным. Оказался довольно прочным и качественным. Очень рекомендую!
Виктор г. Орел
stanok.guru
применение в различных областях, надёжность и характеристика изготовляемых из неё изделий
Сталь — это сплав нескольких химических элементов. Как правило, он создаётся в определённых целях и с узким спектром использования.
Сталь 40×13 не ржавеет в любых погодных условиях, подходит для изготовления бытовых приборов, ножей и посуды. Не содержит вредных химических веществ, то есть её можно безопасно использовать в пищевой отрасли и промышленности.
Ещё одним плюсом является высокая жаропрочность, а также устойчивость к коррозийным эффектам. Эти особенности сплав приобретает в результате закаливания из-за специального технологического процесса изготовления. Во время этого происходит полное растворение карбида, именно поэтому вещество не вступает в химические реакции с окружающими.
Характеристики
Удобство использования такого материала обусловлена ещё и тем, что сталь изготавливается в печи открытого типа с температурным режимом от 850 до 1200 градусов, поэтому материал полностью деформируется и может быть залит в совершенно различные формы. Переменность системы охлаждения и нагревания позволяет создать изделие без дефектов, трещин и каких-то неровностей.
Составляющие после закаливания:
- карбидные частицы,
- мартенситы,
- остаточные аустениты.
Последний элемент влияет на жёсткость полученной стали: чем выше температура закаливания, тем ниже жёсткость/твёрдость. Именно поэтому, если требуется сталь для ножей (мягкую сталь в ножах точить намного проще и удобнее), то идеальной температурой закаливания будет 1050 градусов и выше.
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.
Отзывы
Широкий круг потребителей отзывается об изделиях из данного материала положительно. Люди отмечают полное отсутствие ржавчины на всём протяжении работы с инструментом, а также высокую прочность. Производство этой марки занимает важное место в металлургии России, второе место по количеству объёмов, изготовляемых в год. Долговечность материала отмечают многие потребители. Прочность не заставляет покупателя мучиться над постоянной починкой и заточкой, если речь идёт о кухонном ноже, или над заменой различных деталей в механизмах. Грубо говоря, люди приобретают изделия из этого материала по следующим причинам:
- долговечность,
- высокая прочность,
- низкая стоимость.
Обрабатывать лезвия кухонных ножей из материала этой марки не составляет труда. Достаточно использовать обычный точильный камень, который должен быть в каждом доме. Металл отличается своей мягкостью (в пределах разумного), поэтому прикладывать много сил, чтобы его наточить, не приходится. Дополнительной фишкой является то, что изделие остаётся острым длительное время.
Нельзя не отметить, что изделия не нуждаются в тщательном уходе, разве что придётся их своевременно точить (если речь идёт про ножи). В остальном же изделие достаточно купить, а служить оно будет долго, главное — не работать с твёрдыми поверхностями, так как лезвие ножей достаточно сильно гнётся при серьёзных физических нагрузках.
tokar.guru