Сталь 40Х ГОСТ 4543-2018 характеристики
Сталь 40Х соответствует ГОСТ 4543-2018 «Стали легированные конструкционные»
1. Расшифровка маркировки 40Х
- 40 — 0.40% углерода (фактический диапазон 0.36-0.44%)
- Х — легирование хромом (~0.8-1.1%)
Классификация:
- Группа: конструкционные легированные стали
- Тип: хромистая сталь
- Категория: улучшаемые стали (ГОСТ 4543-2016)
2. Химический состав (ГОСТ 4543-2016)
| Элемент | Содержание (%) | Допуск (±) | Металлургическое влияние |
|---|---|---|---|
| C (углерод) | 0.36-0.44 | 0.01 | Базовая прочность |
| Si (кремний) | 0.17-0.37 | 0.03 | Раскислитель |
| Mn (марганец) | 0.50-0.80 | 0.05 | Прокаливаемость |
| Cr (хром) | 0.80-1.10 | 0.05 | Твердость |
| Ni (никель) | ≤0.30 | — | Примесь |
| S (сера) | ≤0.035 | — | Вредная примесь |
| P (фосфор) | ≤0.035 | — | Вредная примесь |
✔ Ограничения по примесям:
- S: ≤0.035%
- P: ≤0.035%
- Ni: ≤0.30%
- Cu: ≤0.30%
Особенности состава:
- Коэффициент эквивалентной прокаливаемости: 0.9-1.1
- Карбидный потенциал: 4-6%
3. Механические свойства и твердость
После улучшения (закалка + отпуск):
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Предел прочности (σв) | 800-1000 МПа |
| Предел текучести (σт) | 600-800 МПа |
| Относительное удлинение (δ) | 12% |
| Ударная вязкость (KCU) | 50 Дж/см² |
| Твердость (HB) | 235-262 |
| Твердость (HRC) | 22-26 |
В разных состояниях:
- Отожженная: 179-217 HB
- Нормализованная: 217-255 HB
- После закалки: 50-54 HRC
4. Физические свойства
| Параметр | 20°C | 300°C |
|---|---|---|
| Плотность (г/см³) | 7.85 | 7.80 |
| Теплопроводность (Вт/(м·К)) | 39.2 | 36.8 |
| Коэфф. линейного расширения (10⁻⁶/°C) | 12.0 | 13.5 |
| Удельное электросопротивление (нОм·м) | 220 | 320 |
| Теплоемкость (Дж/(кг·К)) | 477 | 520 |
Критические точки:
- Ac₁ = 730°C
- Ac₃ = 790°C
- Температура плавления: 1420-1460°C
5. Технологические свойства
Обрабатываемость:
- Коэффициент обрабатываемости: 0.65 (относительно Стали 45)
- Рекомендуемые режимы резания:
- Скорость: 30-40 м/мин (твердый сплав)
- Подача: 0.2-0.4 мм/об
- Глубина резания: 2-4 мм
Свариваемость:
- Категория: ограниченно свариваемая
- Рекомендуемые методы:
- РДС с подогревом 150-200°C
- Аргонодуговая сварка
- Обязательная термообработка после сварки
Режимы термообработки
1. Закалка:
- Температура: 840-860°C
- Охлаждающая среда: масло
- Скорость нагрева: 150-200°C/час
- Выдержка: 1 час на 25 мм сечения
2. Отпуск:
- Высокий отпуск (улучшение): 500-600°C (2-3 часа) (для оптимального комплекса свойств)
- Низкий отпуск: 150-200°C (1-2 часа) (для высокой твердости)
Результат улучшения:
- Оптимальное сочетание прочности и пластичности
- Твердость 235-262 HB
- Хорошая обрабатываемость
Термообработка:
- Отжиг:
- Температура: 820-840°C
- Охлаждение: с печью (30°C/час)
- Критические точки
- Ac₁ = 730°C
- Ac₃ = 790°C
- Ms = 330°C
6. Применение
Основные области использования:
- Валы и оси средненагруженные
- Шестерни и зубчатые колеса
- Шпиндели станков
- Крепежные детали (болты класса 8.8)
- Детали автомобильных трансмиссий
Специализированное применение:
- Детали нефтегазового оборудования
- Элементы сельхозтехники
- Компоненты прессового оборудования
- Детали буровых установок
7. Преимущества и недостатки
Преимущества (+):
- Хорошее сочетание прочности и пластичности
- Относительно невысокая стоимость
- Удовлетворительная прокаливаемость (до 30 мм)
- Широкий диапазон термообработки
- Достаточная износостойкость
Недостатки (-):
- Склонность к отпускной хрупкости
- Ограниченная коррозионная стойкость
- Чувствительность к перегреву
- Недостаточная прочность для особо ответственных деталей
- Обезуглероживание при нагреве
8. Российские аналоги и альтернативы
| Марка | Отличия | Применение |
|---|---|---|
| 45Х | +0.05%C | Более нагруженные детали |
| 38ХА | -0.02%C, +Al | Для лучшей прокаливаемости |
| 40ХН | +Ni | Критические конструкции |
| 40ХГТР | Комплексное легирование | Альтернатива |
Экспертная рекомендация:
- Для стандартных применений — 40Х
- Для более ответственных деталей — 40ХН
- Для экономичных решений — 45Х
9. Интересные факты
- Использовалась в конструкции первых советских автомобилей ГАЗ
- Применяется в 70% стандартных зубчатых передач
- Входит в состав рессорно-пружинных сталей
- Оптимальна для изготовления гидравлических цилиндров
Вывод: Сталь 40Х остается наиболее распространенной легированной конструкционной сталью в машиностроении. Ее оптимальное сочетание технологичности, механических свойств и стоимости делает ее универсальным материалом для широкого круга деталей. Для современных высоконагруженных узлов рекомендуется использовать модифицированные аналоги с дополнительным легированием.
🛠 Нужна сталь 40Х с гарантией качества? Оставьте заявку — предоставим сертифицированный металл с полным пакетом документов!
