Сталь 40ХН 📘 Технический справочник
Конструкционная легированная сталь хромоникелевой группы: расшифровка марки, ГОСТ 4543, химический состав, механические свойства, термообработка, применение, аналоги.
📖 Содержание: всё о стали 40ХН
- 1. Что такое сталь 40ХН?
- 2. Расшифровка марки
- 3. Химический состав (ГОСТ 4543)
- 4. Механические свойства
- 5. Твердость стали 40ХН (HRC, HB)
- 6. Предел прочности стали 40ХН
- 7. Предел текучести стали 40ХН
- 8. Плотность стали 40ХН
- 9. Физические свойства
- 10. Технологические свойства
- 11. Термообработка (отжиг, нормализация, закалка, отпуск)
- 12. Режимы термообработки
- 13. Области применения
- 14. Преимущества и недостатки
- 15. Аналоги и сравнение
- 16. 40Х и 40ХН: отличия и сравнение
- 17. Нормативные документы (ГОСТ, ТУ)
- 18. Цены на сталь 40ХН
- 19. Продукция из стали 40ХН
📌 Сталь 40ХН — конструкционная легированная сталь
Сталь 40ХН (ГОСТ 4543-2016) — это конструкционная легированная сталь хромоникелевой группы, применяемая для изготовления ответственных деталей машин, работающих при высоких нагрузках. Относится к группе сталей, подвергаемых улучшению (закалка + высокий отпуск).
Основные характеристики: твердость после улучшения 28-35 HRC (269-327 HB), предел прочности 900-1100 МПа, предел текучести 700-900 МПа, плотность 7850 кг/м³. Хорошо сочетает прочность и вязкость.
🔍 Расшифровка марки стали 40ХН
40 — содержание углерода ~0,40% (0,36-0,44%)
Х — легирование хромом (0,45-0,75%)
Н — легирование никелем (1,00-1,40%)
Влияние химических элементов:
- Углерод (C) 0,36-0,44%: Обеспечивает высокую прочность и твердость после термообработки.
- Хром (Cr) 0,45-0,75%: Повышает прокаливаемость, увеличивает прочность и износостойкость.
- Никель (Ni) 1,00-1,40%: Повышает вязкость, пластичность, улучшает прокаливаемость, снижает порог хладноломкости.
⚗️ Химический состав (ГОСТ 4543-2016)
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,36 – 0,44 |
| Хром (Cr) | 0,45 – 0,75 |
| Никель (Ni) | 1,00 – 1,40 |
| Кремний (Si) | 0,17 – 0,37 |
| Марганец (Mn) | 0,50 – 0,80 |
| Сера (S) | ≤ 0,025 |
| Фосфор (P) | ≤ 0,025 |
| Медь (Cu) | ≤ 0,30 |
🔧 Механические свойства (после улучшения: закалка + высокий отпуск)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Твердость после улучшения (HRC) | 28 – 35 |
| Твердость после улучшения (HB) | 269 – 327 |
| Предел прочности σв, МПа | 900 – 1100 |
| Предел текучести σ0,2, МПа | 700 – 900 |
| Относительное удлинение δ5, % | 10 – 16 |
| Относительное сужение ψ, % | 45 – 55 |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см² | 60 – 90 |
| Предел выносливости σ-1, МПа | 400 – 500 |
📊 Твердость стали 40ХН (HRC, HB)
| Состояние | Твердость |
|---|---|
| После отжига | 187 – 229 HB |
| После нормализации | 170 – 210 HB |
| Улучшение (закалка + высокий отпуск) | 269 – 327 HB / 28-35 HRC |
| Закалка + низкий отпуск | 45 – 52 HRC |
📊 Предел прочности стали 40ХН
| Состояние | σв, МПа |
|---|---|
| После улучшения (закалка + высокий отпуск) | 900 – 1100 |
| После нормализации | 700 – 850 |
| После отжига | 600 – 750 |
📊 Предел текучести стали 40ХН
| Состояние | σ₀,₂, МПа |
|---|---|
| После улучшения (закалка + высокий отпуск) | 700 – 900 |
| После нормализации | 500 – 650 |
| После отжига | 400 – 550 |
📏 Плотность стали 40ХН
| Температура, °C | Плотность, кг/м³ |
|---|---|
| 20 | 7850 |
| 100 | 7820 |
| 200 | 7780 |
| 400 | 7700 |
| 600 | 7600 |
🔥 Физические свойства
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность при 20°C, кг/м³ | 7850 |
| Температура плавления, °C | 1420 – 1460 |
| Модуль упругости E, ГПа | 210 |
| Коэф. линейного расширения α·10⁶, 1/°C | 11,5 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 40 – 45 |
Критические точки: Ac₁ = 730°C, Ac₃ = 780°C, Mn = 380°C.
🛠️ Технологические свойства
⚠️ Свариваемость: ограниченно свариваемая ✂️ Обрабатываемость: хорошая 🔥 Прокаливаемость: высокая
- Обрабатываемость резанием: Хорошая в отожженном и нормализованном состоянии. Коэффициент обрабатываемости 0,8-0,9 (относительно стали 45).
- Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Рекомендуется подогрев до 200-250°C и последующая термообработка.
- Температура ковки: Начала 1180°C, конца 850°C. Охлаждение на воздухе или в яме.
- Прокаливаемость: Высокая. Прокаливается на масле до диаметра 40-50 мм.
- Склонность к отпускной хрупкости: не склонна
- Флокеночувствительность: чувствительна (требуется медленное охлаждение после ковки)
🔥 Термообработка стали 40ХН
- Отжиг (полный): 850-870°C, охлаждение с печью. Твердость 187-229 HB.
- Нормализация: 850-870°C, охлаждение на воздухе. Твердость 170-210 HB. Применяется как подготовительная операция перед закалкой.
- Закалка: 820-860°C (масло). Для сложных деталей допускается закалка на воздухе.
- Отпуск низкий: 150-200°C — HRC 45-52 (применяется редко, для деталей, работающих на износ).
- Отпуск высокий (улучшение): 550-650°C — HB 269-327 / HRC 28-35. Основной режим для ответственных деталей.
⚙️ Режимы термообработки
| Вид обработки | Температура, °C | Охлаждающая среда | Твердость |
|---|---|---|---|
| Отжиг | 850-870 | С печью | 187-229 HB |
| Нормализация | 850-870 | Воздух | 170-210 HB |
| Закалка | 820-860 | Масло | 45-52 HRC |
| Отпуск (низкий) | 150-200 | Воздух | 45-52 HRC |
| Отпуск (высокий) | 550-650 | Воздух | 28-35 HRC |
🏗️ Области применения стали 40ХН
- ✅ Валы и оси: коленчатые, распределительные, карданные валы
- ✅ Шестерни и зубчатые колеса: ответственные передачи в машиностроении
- ✅ Шатуны: двигателей внутреннего сгорания
- ✅ Болты и шпильки повышенной прочности: класс прочности 10.9 и выше
- ✅ Плунжеры и штоки: гидравлических и пневматических устройств
- ✅ Кулачки и рычаги: механизмов управления
- ✅ Поковки: ответственные детали, работающие при циклических нагрузках
👍👍 Преимущества и недостатки
✅ Преимущества
- Высокая прочность (σв до 1100 МПа) при хорошей вязкости
- Отличная прокаливаемость (до 40-50 мм на масле)
- Высокая ударная вязкость (KCU 60-90 Дж/см²)
- Низкий порог хладноломкости
- Хорошая обрабатываемость резанием в отожженном состоянии
- Сочетание никеля и хрома обеспечивает высокие эксплуатационные свойства
❌ Недостатки
- Высокая стоимость из-за содержания никеля (до 1,4%)
- Чувствительность к флокенам (требуется медленное охлаждение после ковки)
- Ограниченная свариваемость
- Склонность к росту зерна при перегреве
🌍 Аналоги стали 40ХН
🇷🇺 Российские аналоги
| Марка | Отличие | Рекомендация |
|---|---|---|
| 40Х | Без никеля | Более дешевая, ниже вязкость |
| 40ХН2МА | Ni 1,5%, Mo 0,2-0,3% | Повышенная вязкость |
| 40ХНМ | Содержит молибден | Лучшая прокаливаемость |
🌍 Зарубежные аналоги стали 40ХН
| Стандарт | Марка | Примечание |
|---|---|---|
| AISI (США) | 5140, 5145, 9840 | Аналоги с близким составом |
| DIN (Германия) | 40CrNiMo2, 1.6511 | Европейский стандарт |
| JIS (Япония) | SNCM439, SNC631 | Японские аналоги |
| EN (Европа) | 40CrNiMo6, 34CrNiMo6 | Европейский стандарт |
🔄 40Х и 40ХН: отличия и сравнение
Часто возникает вопрос: чем отличается сталь 40ХН от 40Х? Ниже представлено подробное сравнение.
| Параметр | 40Х | 40ХН |
|---|---|---|
| Никель (Ni), % | ≤ 0,30 | 1,00-1,40 |
| Предел прочности, МПа | 800-1000 | 900-1100 |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см² | 50-80 | 60-90 |
| Прокаливаемость | Средняя (до 25-30 мм) | Высокая (до 40-50 мм) |
| Хладостойкость | Средняя | Высокая |
| Стоимость | Ниже | Выше |
| Рекомендация | Для менее ответственных деталей | Для ответственных деталей при ударных нагрузках |
Вывод: Сталь 40ХН предпочтительнее для деталей, работающих при высоких ударных и циклических нагрузках, особенно в условиях низких температур. Сталь 40Х — более экономичный вариант для менее ответственных деталей.
📄 Нормативные документы (ГОСТ на сталь 40ХН)
ГОСТ 4543-2016 — прокат из легированной конструкционной стали
Основной стандарт. Регламентирует химический состав, механические свойства, правила приёмки стали 40ХН.
ГОСТ 2590-2006 — прокат круглый горячекатаный
Стандарт на круглую сталь 40ХН. Круг 40ХН поставляется диаметром от 10 до 250 мм.
ГОСТ 7417-75 — калиброванный пруток
Стандарт на калиброванную сталь 40ХН.
ГОСТ 14955-77 — шлифованный пруток (серебрянка)
Стандарт на шлифованную сталь 40ХН.
💰 Цены на сталь 40ХН (средние по РФ)
| Форма поставки | Цена за кг (руб) |
|---|---|
| Круг 40ХН Ø20-60 мм | 115 – 150 |
| Круг 40ХН Ø60-100 мм | 120 – 160 |
| Лист 40ХН | 130 – 180 |
Цены указаны ориентировочно. Возможны сезонные колебания.
❓ Часто задаваемые вопросы о стали 40ХН
Как расшифровывается марка стали 40ХН?
40 — 0,40% углерода (0,36-0,44%), Х — хром (0,45-0,75%), Н — никель (1,00-1,40%). Конструкционная легированная сталь.
Какая твердость стали 40ХН?
После улучшения (закалка + высокий отпуск) 269-327 HB (28-35 HRC). После закалки без отпуска до 52 HRC.
Какая температура закалки стали 40ХН?
Закалка 820-860°C, охлаждение в масле. Отпуск высокий 550-650°C для улучшения.
Чем отличается сталь 40ХН от 40Х?
40ХН содержит никель (1,0-1,4%), что обеспечивает более высокую вязкость, прокаливаемость и хладостойкость. 40Х — более дешевая, без никеля.
Где применяется сталь 40ХН?
Валы, оси, шестерни, шатуны, болты, шпильки, плунжеры, штоки, поковки для ответственных деталей.
Какой ГОСТ на сталь 40ХН?
Основной ГОСТ 4543-2016.
Какой зарубежный аналог стали 40ХН?
AISI 5140, 5145 (США), DIN 40CrNiMo2 (Германия), JIS SNCM439 (Япония).
Какой предел прочности стали 40ХН?
После улучшения 900-1100 МПа.
Какой предел текучести стали 40ХН?
После улучшения 700-900 МПа.
Какая плотность стали 40ХН?
7850 кг/м³ при 20°C.
📦 Продукция из стали 40ХН
✔️ Резка в размер, доставка по РФ, сертификаты. Круг 40ХН любого диаметра, лист 40ХН в наличии.
✅ ООО «СТАРТЕКС» — поставка стали 40ХН по всей России с сертификатами. В наличии круг 40ХН, лист 40ХН. Резка в размер, доставка авто и Ж/Д.