Что такое конструкционная сталь
Под ней следует понимать стальной сплав особой пластичности и прочности, который обеспечивает высокую сопротивляемость изделий к разрушению и деформации. Это универсальный материал, широко используемый для изготовления ответственных строительных конструкций, промышленных механизмов и машин. В химический состав таких сплавов на основе железа входит целый комплекс добавок, таких как марганец, медь, никель, хром, молибден и другие.
При этом главным параметром, определяющим будущие свойства производимых на основе конструкционных сталей изделий, является присутствие в ней углерода. Чем больше его в сплаве, тем прочнее металл и выше порог его хладноломкости. Именно это и позволяет изготовленным из конструкционных марок сталей деталями и конструкциям выдерживать высокие нагрузки и даже самые суровые климатические условия.
Конструкционная сталь бывает двух видов: машиностроительная и арматурная (строительная). Внутри этих видов она разделяется ещё на несколько классов и категорий, причём многие из них не взаимозаменяемые.
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.
Область применения
Технические и физические характеристики, которыми обладает сталь марки 40ХН, позволяют широко использовать этот сплав в машиностроении и других промышленных отраслях, связанных с металлообработкой, выпуском механизмов и деталей машин. Из этого металла изготавливают:
- оси, валы, цилиндры и соединительные муфты;
- прокатные валки станов;
- зубчатые колеса механизмов;
- штоки, рычаги и шатуны;
- соединительные и фиксирующие элементы;
- другие детали с повышенными требованиями к прочности и износостойкости.
Марка 40ХН хорошо переносит вибрационные, динамические и ударные нагрузки. Поэтому используется при изготовлении специального оборудования и отдельных узлов машин, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях.
Условия производства
40Х доступна для массовой выплавки следующими способами: кислородно-конвертерным, мартеновским, а также в электрических дуговых или индукционных печах. При небольших партиях выпуска металла повышенного качества используют методы электрошлакового или плазменно-дугового переплава. Изготовленный таким образом металл характеризуется боле жёсткими допусками на содержание вредных металлургических примесей.
Термообработка
40Х отличается хорошей прокаливаемостью, которая полностью определяется режимами термической обработки. В зависимости от последующего применения готовых изделий используют:
- закалку при 850 С в масле, с последующим высоким отпуском (конечная твёрдость – до 240…250 НВ);
- закалку при 850 С в масле или воде, с последующим низким отпуском (конечная твёрдость – до 510…520 НВ);
- Нормализацию на твёрдость 170…220 НВ.
Для изготовления деталей зубчатых передач может быть применена закалка ТВЧ на твёрдость 58…60 HRC, однако после струйной закалки в воде или солевых растворах хрупкость металла резко возрастает, поэтому далее проводят отпуск до 53…56 HRC.
Технологические свойства
40Х считается относительно хрупкой, поэтому рекомендуется строго придерживаться температурно-временного диапазона отпуска. Хорошо поддаётся ковке на прессах или молотах, нагрев заготовок под ковку составляет 720…760С. При этом, перегрев сопровождается ростом размера зёрна и увеличением вероятности появления трещин при деформации.
Теплостойкость неудовлетворительна, при 150…200С на поверхности начинает формироваться тонкая плёнка окалины из окиси железа. В результате изделия быстро ржавеют, а их применение в движущихся частях и деталях машин сопровождается резким ростом коэффициента трения.
Дополнительная обработка
Полученная при производстве сталь поступает на продажу в виде сортового проката, листов, прутов и. др. Изделия из неё, для повышения соответствующих качеств, подвергаются последующей обработке. Таким образом, при производстве готовой продукции, увеличивают её прочность и износостойкость.
Например, в зависимости от сферы дальнейшего применения, изделия из 40Х могут проходить дополнительную химико-термическую обработку (цементацию) и поверхностную закалку. С помощью процедур имплантации ионов азота на поверхностности металла получают азотированный слой толщиной до 200 мкм, благодаря которому износостойкость изготовленной продукции увеличивается в разы.
Требования к дальнейшей обработке, в этом случае, многократно возрастают, а стоимость производства увеличивается.
Область применения Стали 40Х
Материал плохо поддается сварке. Однако все же приходится иногда сваривать изделия. Для этого их предварительно нагревают. Это позволяет получать достаточно прочный шов.
Трудности при сварке однако не мешают широкому применению стали 40Х.
Применение Стали 40Х. Фото
Достоинств у нее гораздо больше, по-этому приминение Стали 40Х широкое:
- Из данного сплава изготавливается стальной сортовой прокат. Это продукция из стали представленная различными поперечными сечениями. В основном этот вид проката используется для обработки на токарных и токарно-фрезерных станках.
- Калиброванные и шлифованные прутки из стали 40Х. Когда необходима высокая точность сечения прутка используют калиброванные на металлургических предприятиях изделия. Этот вид проката отличается соблюдением размеров (возможна даже микронная точность) по всей длине изделия. В дополнение к этому высокое качество обработки поверхности.
- Лист стали 40Х. Отличается повышенной прочностью, что определяет его использование для изготовления деталей работающих под высокой нагрузкой. Благодаря высокой сопротивляемости нагрузкам лист стали 40Х находит применение в ракетостроении и химической промышленности. Это исключительно популярный вид металлопроката. Его легко получить, а далее путем термической обработки добиться нужных свойств. Это облегчает процесс производства, так как отпадает необходимость искать и отливать дорогие и редкие легированные сплавы.
- Шестигранник сталь 40Х. Прутки определенной геометрической формы востребованы в разных отраслях промышленности. В частности пруток с сечением в форме шестигранника. Изделие очень востребовано благодаря своим уникальным свойствам. Эта форма удобна для изготовления шпилек, болтов, гаек, прочих видов крепежа. Крепеж из стали 40Х способен работать в особо нагруженных механизмах при не очень благоприятных условиях. Шестигранник очень востребован в автомобильной промышленности. Из него изготавливают оси, плунжеры (цилиндрические поршни), валы, штоки, другие сильно нагруженные детали машин. Ниже на видео наведен пример изготовления болтов и гаек:
- Круг из стали 40Х. Там где требуется сопротивление деформирующим нагрузкам находит применение прокат в виде круглых прутков из стали 40Х. Его часто применяют для изготовления вращающихся деталей: силовых валов, осей и полуосей машин, штоков. Строители очень нуждаются в надежном материале для связи и крепления элементов конструкций, которые должны быть особо надежными. Здесь и находит применение круг из стали 40Х. Предприятия могут отпускать прокат уже нарезанным на куски нужной длины, что несомненно также способствует его широкому применению.
- Серебрянка. Часто изделию не требуется дополнительная обработка поверхности. Это могут быть например отвертки, сверла, другие инструменты. Некоторые музыкальные инструменты также изготавливаются с использованием серебрянки, в частности треугольник. Серебрянку получают волочением стали (или прокатом). Верхний слой металла шлифуется, иногда его даже и полируют. Таким образом получается круглая калиброванная сталь диаметром до 30 мм.
- Следующая важная область применения, изготовление самых разных труб. Разумеется трубы из стали 40Х используются везде где есть потребность в трубах. Это ЖКХ, химическое оборудование, судостроение, котельные, автомобилестроение, трубопроводы. Список можно долго продолжать.
ПРАВИЛА ПРИЕМКИ
3.1. (Исключен, Изм. № 2).
3.2. Прутки, полосы и мотки принимают партиями, состоящими из стали одной плавки, одного размера и одного режима термической обработки. Каждую партию сопровождают документом о качестве по ГОСТ 7566.
(Измененная редакция, Изм. № 2).
3.3. Для проверки качества от партии прутков, полос и мотков отбирают:
а) для химического анализа пробы по ГОСТ 7565. Контроль остаточных меди, никеля, хрома, азота, вольфрама, ванадия, молибдена и титана проводят периодически не реже раза в квартал;
б) для контроля качества поверхности и размеров — все прутки, полосы, мотки;
в) для контроля макроструктуры по излому или травлением, для испытания на растяжение и ударный изгиб — два прутка, мотка или две полосы;
г) для испытания на осадку и определения глубины обезуглероженного слоя — три прутка, полосы или мотка;
д) для проверки твердости — 2 % прутков, мотков или полос размером более 30 мм и по одному прутку от 1 т прутков, мотков или полос размером 30 мм и менее, но не менее пяти прутков, мотков или полос;
е) для определения прокаливаемости и величины зерна — по одному прутку, мотку или одной полосе от плавки-ковша для стали всех марок, кроме содержащих бор, и по два прутка, мотка или две полосы от плавки-ковша стали марок, содержащих бор;
ж) для определения неметаллических включений — пробы по ГОСТ 1778.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 5).
3.4. При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторные испытания по ГОСТ 7566. Результаты повторных испытаний являются окончательными.
(Введен дополнительно, Изм. № 2).
Максимальная твердость стали 40х после закалки
- Сталь 40Х
- Процесс закалки
- Отпуск и нормализация
При сильном нагреве практически все материалы изменяют свои физические характеристики. В некоторых случаях нагрев проводится целенаправленно, так как подобным образом можно улучшить некоторые эксплуатационные качества, к примеру, твердость. Термическая обработка на протяжении многих лет используется для повышения твердости поверхности стали.
Выполнять закалку следует с учетом особенностей металла, так как технология повышения твердости поверхности создается на основании состава материала. В некоторых случаях провести закалку можно в домашних условиях, но стоит учитывать, что сталь относиться к труднообрабатываемым материалам и для придания пластичности нужно проводить сильный нагрев до высоких температур при помощи определенного оборудования.
В данном случае рассмотрим особенности нагрева стали 40Х для повышения пластичности и проведения закалки или отпуска.
Сталь 40Х
Как ранее было отмечено, для правильного проведения закалки и отпуска стали следует учитывать ее состав и многие другие особенности. Выбрать правильно режимы термической обработки можно с учетом следующей информации:
- Рассматриваемая сталь относится к конструкционной легированной группе. Легированная группа характеризуется содержанием большого количества примесей, которые определяют изменение эксплуатационных качеств, в том числе твердости.
- Используется в промышленности при создании валов, осей, штоков, оправок, реек, болтов, втулок, шестерней и других деталей.
- Показатель твердости до проведения термической обработки HB 10 -1 = 217 Мпа.
- Температура критических точек определяет момент, при котором сталь 40Х начинает терять свои качества из-за термической обработки: c1= 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730, Ar1 = 693.
- При температуре отпуска 200 °С HB = 552.
Расшифровка стали 40Х говорит о том, что в составе материала находится 0,40% углерода и 1,5% хрома.
Скачать ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали 40Х»
Процесс закалки
Процесс обработки высокой температурой стали 40Х и иного сплава называют закалкой. Стоит учитывать, что нагрев выполняется до определенной температуры, которая была определена путем многочисленных испытаний. Время выдержки, после которого проводится охлаждение, а также другие моменты можно узнать из специальных таблиц. Провести нагрев в домашних условиях достаточно сложно, так как в рассматриваемом случае нужно достигнуть температуры около 800 градусов Цельсия.
Химический состав стали 40Х
Результатом сильного нагрева и выдержки металла 40Х на протяжении определенного времени с последующим резким охлаждением в воде становится повышение твердости и уменьшение пластичности. При этом результат зависит от нижеприведенных показателей:
- скорости нагрева металла 40Х;
- времени выдержки;
- от скорости охлаждения.
При проведении работы в домашних условиях следует учитывать температуру обработки и время охлаждения.
Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска
При выборе метода разогрева поверхности следует обратить внимание на ТВЧ. Этот метод более популярен, чем обычная объемная обработка по причине достижения необходимой температуры за более короткое время
В домашних условиях ТВЧ используется крайне редко. После проведения работы при использовании ТВЧ повышается эксплуатационная прочность детали, что связано с появлением поверхностных сжимающих напряжений.
Провести закалку 40Х на примере изделия болта М24 можно следующим образом:
- разогревается электропечь;
- следует провести разогрев до 860 °C, для чего в некоторых случаях необходимо 40 минут;
- время, необходимое для аустенизации, после которого проводится охлаждение, составляет 10-15 минут. Равномерный желтый цвет изделия – признак правильного прохождения процесса закалки 40Х;
- завершающим этапом становится охлаждение в ванной с водой или другой жидкостью.
Определить самостоятельно момент, после которого следует охладить металл, в промышленных и домашних условиях невозможно. Именно поэтому по проведенным исследованиям было принято, что для нагрева металла в электропечах необходимо 1,5-2 минуты на один миллиметр, после чего структура может быть перегрета.
Определение твердости проводится по методу Роквелла. Улучшение, проведенное путем отпуска или закалки, можно измерить при помощи обозначения HRC. Стандартное обозначение HR, к которому проводится добавление буквы в соответствии с типом проведенного испытания. Обозначение HRC наиболее часто встречается, последняя буква означает использование алмазного конуса с углом 120 0 при испытании.
Способы обработки стали марки 40х
Материал плохо сваривается. Для устранения этого недостатка применяется термическая обработка. С ее помощью можно получить более универсальный сплав, улучшить его технические характеристики. Термическая обработка проводится в несколько этапов:
- Закалка. Проводится в масляной среде. Нужная для улучшения качества поверхностей структуры.
- Охлаждение детали. Осуществляется с помощью масла или на воздухе. Лучше использовать масло, поскольку оно повышает качество обработанной заготовки. Если применять воду, могут появиться дефекты.
- Отпуск. С его помощью устраняется внутреннее напряжение металла. Проводится на воздухе или с помощью масла.
Если термическая обработка была проведена правильно, твердость повышается до 217 НВ. При этом снижается внутреннее напряжение. Закалку проводят при температуре 860 °C, отпуск — при 200 °C. Если температурный режим не был нарушен, срок эксплуатации сплава увеличивается.
Поле проведения термической обработки улучшается свариваемость металла, для получения качественного шва до применения сварки места соединения нужно разогреть.
Сталь 40х имеет высокую себестоимость из-за сложностей производства, дополнительной термической обработки. Легированный металл чаще применяется для производства деталей, которые длительное время подвергаются большой нагрузке.
Сталь марки 40Х
Расшифровка марки стали 40Х: эта марка означает, что в стали содержится 0,40% углерода и менее 1,5% хрома.
Преимущества термообработки изделий из стали 40Х в кипящем слое по сравнению с традиционными способами: был исследован нагрев под закалку высокопрочных болтов из сталей 40Х и 38ХС. Из опытов следует, что при горизонтальном положении болта М24 в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм, отапливаемом природным газом, медленнее всего температура повышается на оси болта в месте стыка его тела и головки. Скорость нагрева в этой точке почти вдвое меньше, чем на поверхности в середине болта, так что во избежание перегрева температура кипящего слоя не должна заметно превышать конечную температуру нагрева. В слое с температурой 900° С болт прогревается до 860° С примерно за 3 мин (термопара зачеканена на оси под головкой), в то время как в применяемых в настоящее время электропечах К-160 нагрев до 860° С длится, по нашим экспериментальным данным, 40 мин. За это время в электропечах образуется значительный слой отслаивающейся окалины, в то время как при нагреве в кипящем слое с двухступенчатым сжиганием поверхность получается чистой. Эксперименты показали, что для аустенизации достаточна выдержка болтов из обеих сталей при температуре слоя 860-870° С в течение 10-15 мин. Поскольку скорость охлаждения этих изделий в кипящем слое оказалась недостаточной, закалку осуществляли в масле. Отпущенные после закалки (410° С, 80 мин) болты отличались высокими показателями прочности при достаточной пластичности:
Сталь 40Х: σв=147-150 кгс/мм 2 , ан=3,84-3,27 кгс*м/см 2 , HB 345-360
Сталь 38ХС: σв=165-173,5 кгс/мм 2 , ан=3,18-4,41 кгс*м/см 2 , HB 400-430
(ударную вязкость ан определяли на образцах, предел прочности σв на целых болтах).
Параллельно болты М24 из стали 38ХС после выдержки в кипящем слое с температурой 910° С (15 мин) охлаждали в соляной ванне при 360° С (20 мин) с целью получения структуры нижнего бейнита. При достаточно высокой прочности (σв = 163 кгс/мм 2 ) была получена значительно большая ударная вязкость (8,65- 10,6 кгс-м/см 2 ). Наконец, часть болтов из стали 38ХС после такого же нагрева выдерживали в масле в течение 42 с, а затем переносили в кипящий слой температурой 360° С. Такой режим позволил повысить предел прочности до 171,5-173 кгс/мм 2 , но несколько снизил ударную вязкость (ан = 6,25-6,72 кгс.м/см 2 ). Как показали исследования, нагрев в течение 8-10 мин в слое температурой 910° С обеспечивает превращение исходной ферритокарбидной смеси в аустенит и получение достаточно однородных свойств.
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.
Технические характеристики стали 14Х17Н2
Отечественные
Возможность замены на материал родственного состава должна анализироваться в каждом случае, универсального решения не существует.
Отечественные заменители:
- 38ХА. Углерода — 0,38%, хрома — до 1,5%, «А» — обозначение сплава стандарта высокого качества;
- 40ХН. Углерода — 0,40%, легирование 1,1%-м хромом и 1,5%-м никелем;
- 40ХС. Количество углерода и хрома остается тем же, дополнительный легирующий элемент — кремний в концентрации 1,2-1,5%
- 40ХФА. Углерод — 0,40%, легирующий элемент — ванадий 1,1%.«А» — железоуглеродный сплав высокого стандарта качества. Используется при температурах до +400°С
Применение: изготовление заготовок и конечных продуктов усиленной износостойкости (шестерней, опор, валов, осей), в т.ч. для предприятий по добыче газа и нефти (трубопроводы, корпуса).
Зарубежные аналоги Стали 40Х
| США | Германия | Япония | Франция | Англия | Евросоюз | Италия | Бельгия | Испания |
| — | DIN,WNr | JIS | AFNOR | BS | EN | UNI | NBN | UNE |
| 5135 | 1,7034 | SCr435 | 37Cr4 | 37Cr4 | 1.7034 | 36CrMn4 | 37Cr4 | 37Cr4 |
| 5140 | 1,7035 | SCr435H | 38C4 | 41Cr4 | 1.7035 | 36CrMn5 | 41Cr4 | 38Cr4 |
| 5140H | 1,7045 | SCr440 | 38C4FF | 530A36 | 1.7039 | 37Cr4 | 45C4 | 38Cr4DF |
| 5140RH | 37Cr4 | SCr440H | 41Cr4 | 530A40 | 37Cr4 | 38Cr4KB | 41Cr4 | |
| G51350 | 41Cr4 | 42C4 | 530H36 | 37Cr4KD | 38CrMn4KB | 41Cr4DF | ||
| G51400 | 41CrS4 | 42C4TS | 530H40 | 41Cr4 | 41Cr4 | 42Cr4 | ||
| H51350 | 42Cr4 | 530M40 | 41Cr4KD | 41Cr4KB | F.1201 | |||
| H51400 | 41CrS4 | F.1202 | ||||||
| F.1210 | ||||||||
| F.1211 | ||||||||
| Китай | Швеция | Болгария | Венгрия | Польша | Румыния | Чехия | Австралия | Юж.Корея |
| GB | SS | BDS | MSZ | PN | STAS | CSN | AS | KS |
| 35Cr | 2245 | 37Cr4 | 37Cr4 | 38HA | 40Cr10 | 14140 | 5132H | SCr435 |
| 38CrA | 40Ch | 41Cr4 | 40H | 40Cr10q | 5140 | SCr435H | ||
| 40Cr | 41Cr4 | Cr2Z | SCr440 | |||||
| 40CrA | Cr3Z | SCr440H | ||||||
| 40CrH | ||||||||
| 45Cr | ||||||||
| 45CrH | ||||||||
| ML38CrA | ||||||||
| ML40Cr |
Условные обозначения
| Механические свойства | |
| σB | временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа |
| σ0,2 | предел текучести условный, МПа |
| σсж | предел прочности при сжатии, МПа |
| σсж0,2 | предел текучести при сжатии, МПа |
| σ0,05 | предел упругости, МПа |
| σизг | предел прочности при изгибе, МПа |
| σ-1 | предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа |
| δ5 , δ4 , δ10 | относительное удлинение после разрыва, % |
| ψ | относительное сужение, % |
| ν | относительный сдвиг, % |
| ε | относительная осадка при появлении первой трещины, % |
| τК | предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа |
| τ-1 | предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа |
| KCU и KCV | ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2 |
| HRCэ и HRB | твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно) |
| HB | твёрдость по Бринеллю |
| HV | твёрдость по Виккерсу |
| HSD | твёрдость по Шору |
| Физические свойства | |
| E | модуль упругости нормальный, ГПа |
| G | модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа |
| ρn | плотность, кг/м3 |
| λ | коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C) |
| ρ | удельное электросопротивление, Ом∙м |
| α | коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С |
| с | удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С) |
Сталь 40Х – характеристики и применение
По данным различных инженерных справочников, в мире существуют несколько сотен марок сталей. Стальной сплав – это материал в основе которого лежит сплав железа и углерода. Для формирования различных свойств в состав сплава добавляют различные химические вещества.
Одни добавки усиливают прочностные характеристики, другие стойкость к износу или коррозии. Благодаря хрому добавленному в расплав характеристики 40Х увеличивают способность стали к термическому упрочнению, стойкость к воздействию корродирующих факторов и абразивному износу.
Расшифровка стали 40Х
Марку 40Х, относят к конструкционным, легированным. В результате того, что в состав стали может входить от 0.36 и 0.44% углерода и от 0.8 и до 1.1% хрома, она становится трудно свариваемой.
То есть, для получения качественного шва необходимо выполнить ряд дополнительных технологических операций. Перед тем как начать сварку, кромки деталей необходимо подогреть до 300 ºC.
После того как шов получен, надо выполнить отжиг.
Полный состав 40Х:
| С(углерод) | Si(кремний) | Mn(марганец) | Ni(никель) | S(сера) | P(фосфор) | Cr(хром) | Cu(медь) |
| 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 |
Химический состав стали 40Х позволяет ее применять для производства деталей с высокими параметрами прочности. К этим деталям относят:
Аналоги
Кстати, при выборе прутка из стали 40Х в качестве основного материала, проектировщик должен помнить о том, что существует возможность применения отечественных аналогов, таких как – 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР. Среди сталей, производимых за рубежом, существуют следующие аналоги как:
37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 – Германия;
35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA – КНР.
Гост 4543-71
При производстве стали изготовители руководствуются нормами ГОСТ 4543-71. Он определяет технические условия на прокат из легированной конструкционной стали. Его нормы распространяются на такие виды проката, как слитки, поковки и пр.
ГОСТ 4543-71 даёт чёткую классификацию конструкционных легированных сталей. В соответствии с ней сталь марки 40Х относится к группе хромистых сталей.
В этом же документе определены параметры качества, то есть, определяет максимально допустимое количество примесей, которые влияют на технические характеристики конструкционной легированной стали. К таким примесям относят серу, фосфор, медь и некоторые другие.
Кстати, в этом же документе определены режимы термической обработки проката.
Термическая обработка стали 40Х
Одной из ключевых характеристик металла является твёрдость, то есть, способность сопротивляться внедрению в него других, более твёрдых материалов. От уровня твердости зависит возможность применения металла при производстве тех или иных деталей машин и механизмов.
Твердость металла оказывает непосредственное влияние на:
Стойкость к износу и ряда других.
Инженер-технолог, подбирая режимы обработки металла из стали 40Х, руководствуется, в том числе и параметрами твёрдости. Для изменения параметра твердости используют термическую обработку.
Кроме того, она необходима для улучшения механических свойств как отдельных деталей, так и конструкции в целом. В состоянии поставки твердость стали 40Х составляет 217 Мпа – по Бринелю. Для её повышения, применяют разные методы термической обработки.
В частности, для 40Х используют следующие способы закалки с применением:
единственного хладагента;
Первый способ подразумевает под собой то, что будет использоваться один тип охладителя (вода, масло и пр.).
Второй, предполагает, то, что после охлаждения заготовки в воде, ее отправляют в масло.
Третий метод основан на том, что на разогретую часть детали, направляют струю охладителя (масло, вода). Этот способ применяют в том случае, если возникает потребность в закалке определённой части детали, например, венца зубчатого колеса. Кроме того, такая технология отличается тем, что в процессе обработки не возникает «паровая» рубашка и это положительно сказывается на качестве закалки.
Для предотвращения этого камеру, в которой происходит нагрев заготовки, насыщают газом, являющейся продуктом сгорания метана.
На самом деле защита заготовки от воздействия атмосферного кислорода – это важная задача.
Кстати, термическую обработку изделий, выполненных из стали марки 40Х, лучше всего проводить в герметически закрытой печи. Иногда, для изоляции детали от воздействия посторонних факторов во время обработки в печи применяют чугунную стружку. То есть заготовку обкладывают чугунной стружкой или крошкой.
