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
(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:

  1. Отжиг:
    • Температура: 820-840°C
    • Охлаждение: с печью (30°C/час)
  2. 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 (+):

  1. Хорошее сочетание прочности и пластичности
  2. Относительно невысокая стоимость
  3. Удовлетворительная прокаливаемость (до 30 мм)
  4. Широкий диапазон термообработки
  5. Достаточная износостойкость

Недостатки (-):

  1. Склонность к отпускной хрупкости
  2. Ограниченная коррозионная стойкость
  3. Чувствительность к перегреву
  4. Недостаточная прочность для особо ответственных деталей
  5. 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

  1. Использовалась в конструкции первых советских автомобилей ГАЗ
  2. Применяется в 70% стандартных зубчатых передач
  3. Входит в состав рессорно-пружинных сталей
  4. 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!