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.
Сталь 40Х (40ХА) конструкционная легированная качественная
Заменители: Сталь 40ХС, Сталь 40ХН, Сталь 38ХА, Сталь 45Х, Сталь 10ГН, Сталь 40ХР
Сталь 40Х применяется: для изготовления горячекатаного толстолистового проката; осей, валов, вал-шестерней, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности; деталей трубопроводной арматуры из сортового проката; штампованных заготовок и поковок (требуется термообработка: закалка в масло (или через воду в масло) и отпуск на воздухе или в масле); заготовок маховиков дизелей; колец цельнокатаных различного назначения; кованых заготовок валов компрессорных машин и газовых турбин (из стали 40ХА); бесшовных бурильных труб, применяемых при геологоразведочном колонковом бурении; заготовок дисков паровых турбин с рабочей температурой до 350 °С.
| Химический состав в % |
| НТД | C | S | P | Mn | Cr | W | V | Ti | Si | Ni | Mo | Cu |
| ТУ 108-1028-81 | 0,36-0,44 | ≤0,022 | ≤0,025 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | — | — | — | ≤0,37 | ≤0,25 | — | ≤0,25 |
| ГОСТ 10702-78 | 0,36-0,44 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | ≤0,20 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,30 |
| ТУ 14-1-4118-86, ГОСТ 4543-71 | 0,36-0,44 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | 0,17-0,37 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,30 |
| ТУ НЗЛ 342-89 | 0,36-0,44 | ≤0,025 | ≤0,025 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | — | — | — | 0,17-0,37 | ≤0,25 | — | ≤0,30 |
По ГОСТ 4543-71, ГОСТ 10702-78 и ТУ 14-1-4118-86 химический состав приведен для стали марки 40Х. По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в высококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,025%; Сu≤0,30%; в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%. В соответствии с заказом может быть установлено содержание Si=0,10-0,37%. ТУ НЗЛ 342-89 химический состав приведен для стали марки 40ХА. По ТУ 108-1028-81 химический состав приведен для стали марки 40ХА. В заготовках допускается отклонения по содержанию элементов, указанных в таблице: углерод ± 0,010 %, кремний + 0,030 %. При изготовлении заготовок дисков с высотой ступицы от 450 до 650 мм содержание фосфора и серы в стали должно быть не более 0,018 % каждого; для металла ВДП и ЭЛП допускается отклонение содержания марганца +0,10 %/-0,15 % . В стали ЭШП содержание серы должно быть не более 0,015 %. При разливке стали без вакуумирования для изготовления заготовок дисков с высотой ступицы более 300 мм должно производиться определение содержания водорода в металле. Результаты определения содержания водорода не являются приемо-сдаточными и по требованию потребителя подлежат занесению в паспорт заготовок.
| Механические свойства |
| Механические свойства при 20°С |
| Состояние поставки | Сечение (мм) | t испыт. (°C) | t отпуска (°C) | sТ | s0,2 (МПа) | sB (МПа) | d5 (%) | d4 | d | d10 | y (%) | KCU (кДж/м2) | HB | HRC | HRB | HV | HSh |
| Заготовки деталей трубопроводной арматуры по СТ ЦКБА 026-2005. Закалка в масло (или через воду в масло) от 840-870 °C (выдержка 2,5-4,0 ч в зависимости от толщины и массы заготовки) + Отпуск, охлаждение на воздухе или в масле | ||||||||||||||||
| max 120 | 600-620 | ≥490 | ≥655 | ≥13 | ≥40 | ≥490 | 212-248 | |||||||||
| max 200 | 620-660 | ≥440 | ≥635 | ≥14 | ≥40 | ≥539 | 197-235 | |||||||||
| max 25 | 130-200 | ≥1274 | ≥1470 | ≥7 | ≥25 | ≥294 | 46,4-53,1 | |||||||||
| max 30 | 400-420 | ≥880 | ≥1078 | ≥7 | ≥35 | ≥392 | 36,7-43,5 | |||||||||
| max 30 | 500-560 | ≥785 | ≥930 | ≥12 | ≥40 | ≥588 | 293-331 | |||||||||
| max 50 | 560-580 | ≥685 | ≥835 | ≥13 | ≥42 | ≥588 | 262-311 | |||||||||
| max 80 | 580-600 | ≥540 | ≥685 | ≥15 | ≥45 | ≥588 | 223-262 | |||||||||
| Заготовки. Закалка в масло с 860 °C + Отпуск при 500 °C, охлаждение в воде | ||||||||||||||||
| Диск | Образец | ≥320 | ≥570 | ≥17 | ≥35 | ≥400 | ||||||||||
| Пруток | ≤25 | ≥785 | ≥980 | ≥10 | ≥45 | ≥590 | ||||||||||
| Пруток | 28-55 | ≥800 | ≥940 | ≥13 | ≥55 | ≥850 | ||||||||||
| Кованые заготовки валов компрессорных машин и газовых турбин, термообработанные, в состоянии поставки по ТУ НЗЛ 342-89 (образцы продольные, в графе состояния поставки указана категория прочности) | ||||||||||||||||
| КП II, сталь 40ХА | ≤500 | ≥343 | ≥568 | ≥17 | ≥35 | ≥441 | ||||||||||
| Кованые заготовки дисков паровых турбин по ТУ 108-1028-81 (в графе состояние поставки указана категория прочности; в сечении, если регламентировано, указана рекомендуемая высота ступицы) | ||||||||||||||||
| I | 314-540 | ≥559 | ≥17 | ≥40 | ≥390 | |||||||||||
| II | 392-589 | ≥589 | ≥17 | ≥40 | ≥390 | |||||||||||
| Кольца цельнокатаные по ОСТ 1 92049-76. Закалка в масло с 845-875 °С + Отпуск при 450-550 °С, охлаждение в воде или масле | ||||||||||||||||
| Образец 25 мм | ≥745 | ≥930 | ≥7,5 | ≥36 | ≥441 | |||||||||||
| Лист горяче- и холоднокатаный. В состоянии поставки | ||||||||||||||||
| ≤3,9 | 590-780 | ≥12 | ||||||||||||||
| Трубы бесшовные горячедеформированные в состоянии поставки | ||||||||||||||||
| Образец | ≥657 | ≥9 | ≤269 | |||||||||||||
| Трубы бесшовные холоднодеформированные в состоянии поставки термообработанные (НВ — для стенки > 10 мм) | ||||||||||||||||
| Образец | ≥618 | ≥14 | ≤217 | |||||||||||||
| Механические свойства в зависимости от сечения |
| Состояние поставки | Сечение (мм) | t испыт. (°C) | t отпуска (°C) | sТ | s0,2 (МПа) | sB (МПа) | d5 (%) | d4 | d | d10 | y (%) | KCU (кДж/м2) | HB | HRC | HRB | HV | HSh |
| Поковки. Закалка в масло или воду с 840-860 °С + Отпуск при 580-650 °С, охлаждение в воде или на воздухе | ||||||||||||||||
| 101-200 | ≥490 | ≥655 | ≥15 | ≥45 | ≥590 | 212-248 | ||||||||||
| 201-300 | ≥440 | ≥635 | ≥14 | ≥40 | ≥540 | 197-235 | ||||||||||
| 301-500 | ≥345 | ≥590 | ≥14 | ≥38 | ≥490 | 174-217 | ||||||||||
