Гост 4543-71 прокат из легированной конструкционной стали. технические условия (с изменениями n 1, 2, 3, 4, 5)

Сферы применения

Благодаря высоким механическим свойствам, сталь 40Х используют для изготовления деталей повышенной прочности. К их числу относятся:

• оси и полуоси;
• валы;
• валы-шестерни;
• плунжеры;
• штоки;
• коленвалы;
• кольца;
• щпиндели;
• рейки;
• болты;
• губчатые венцы;
• втулки и пр.

Проведение термической обработки позволяет значительно повысить прочность и другие характеристики металла. После термообработки материал может применяться для изготовления разверток, насадок и корпусов метчиков. Также из такого сплава производят конструкции, эксплуатируемые при экстремально низких температурах, к примеру, элементы железнодорожных мостов.

Магнитные свойства стали 40Х делают ее незаменимой при производстве столовых приборов, кастрюль, сковородок и другой посуды. Ее можно использовать для приготовления пищи на индукционных плитах.

Особенности проведения термообработки

Термообработка подразумевает выполнение следующих действий:

• отжига;
• закалки;
• отпуска;
• нормализации;
• старения;
• криогенной обработки.

Для закалки изделия на 4 часа помещают в масло, нагретое до 860°С. Отпуск производят на воздухе при температуре 500°С. После такой обработки сталь приобретает высокую твердость, прочность на разрыв и ударную вязкость.

Преимущества и недостатки

Ознакомившись с характеристиками стали 40Х, применением и основными качествами, можно приступать к рассмотрению ее преимуществ и недостатков. К числу первых относится следующее:

• высокие антикоррозийные свойства;
• устойчивость к температурным перепадам;
• отличные показатели прочности.

Изделия, изготовленные из стали этой марки, очень твердые и прочные. Поэтому в процессе эксплуатации они способны выдерживать значительные нагрузки без структурных разрушений.

Как и любой другой сплав, 40Х имеет и свои недостатки. Это трудносвариваемый металл, отличающийся чувствительностью к образованию флокенов и склонностью к отпускной хрупкости.

Зарубежные аналоги

Аналоги сплава марки 40Х выпускаются и в других странах. Их маркировка отличается от российской, но состав практически идентичен. К числу таких сплавов относятся:

• 41Cr4, 41Cr54 (Германия);
• S140, S140H (Америка);
• 41Cr4, 42C4 (Франция);
• S30A40, S30H40, S30M40 (Великобритания);
• SS2245 (Швеция);
• 41Cr4, 41Cr4KB (Италия);
• SCr435-H, SCr440 (Япония);
• 40H (Польша).

Среди ассортимента сталей, представленного российскими производителями, полных аналогов марки 40Х нет. Но есть металлы, схожие по составу и по своим эксплуатационным характеристикам. К их числу относятся:

• 45Х;
• 38ХА;
• 40ХН;
• 40ХС;
• 40ХФ;
• 40ХР.

Возможность выполнения замены должна определяться только после проведения оценки, и сравнения свойств разных марок сталей.

Описание и история сплава

Название сплава расшифровывается как хромоникелевая конструкционная легированная сталь. За качество стали 40ХН отвечает ГОСТ 4543-71, который относит его к классу высокопрочных сталей для применения в конструкционных целях (хромоникелевый стальной сплав с легирующими элементами). То есть для получения изделий, применяемых при машиностроении и строительстве. Внедрение никеля в состав сплава — улучшает показатель химической устойчивости.

Данный факт впервые был представлен общественности во Франции химиком Жозефом Луи Прустом в 19-ом веке. Он выдвинул теорию о том, что железные метеориты практически не поддаются процессу коррозии из-за входящего в их состав никеля.

Механические свойства стали 40ХН

Спустя два десятка лет с того момента, Майкл Фарадей впервые изготовил сплав с соединениями железа и никеля, который отличался высокой устойчивостью к процессу коррозии. Однако получить сплав с улучшенными характеристиками по упругости, антикоррозийными свойствами и прочностью к механическому воздействию удалось лишь после химического вывода ковкого никеля. По характеристикам 40ХН имеет большую устойчивость к коррозийному процессу за счет добавления в состав хрома, который также усиливает прочностные свойства стали.

Термическая обработка

Во многих случаях термическая обработка позволяет существенно повысить эксплуатационные качества металла. Термическая обработка стали 40Х проводится с учетом особенностей структуры. Рекомендации по выполнению подобной процедуры следующие:

1. Закалка стали 40Х проводится в масляной среде. Это позволяет существенно повысить качество поверхностного слоя структуры.
2. Проводимая закалка 40Х проводится с последующим охлаждением заготовки. Для этого может применяться обычная воздушная или масляная среда. Масло позволяет существенно повысить качество получаемого изделия, в то время как на воздухе охлаждение происходит при больших размерах. Применение водной среды может привести к появлению окалины и других дефектов.
3. Обязательно проводится отпуск, который позволяет снизить внутренние напряжения. Отпуск проводится в масле или на воздухе.

Термообработка стали 40Х проводится в зависимости от нагрузок, на которые рассчитаны изделий. Расчет проводится в зависимости от трех критических точек. Закалка проводится при температуре 860 градусов Цельсия. Показатель часового интервала составляет 4 часа. Отпуск на воздухе может проводиться при температуре 200 градусов Цельсия, при применении масляной ванны показатель повышается до 500 градусов Цельсия. В некоторых случаях проводится нормализация стали 40Х.

При правильном проведении термической обработки твердость после закалки составляет около 217 HB. При этом внутренние напряжения существенно снижаются, за счет чего существенно продлевается срок эксплуатации получаемого изделия.

Свойства Ст 40х при повышенных температурах

В заключение отметим, что рассматриваемая сталь довольно сложна в изготовлении, за счет чего существенно повышается себестоимость. Именно поэтому легированный сплав применяется при изготовлении ответственных изделий, которые должны обладать исключительной прочностью. Поверхность характеризуется достаточно высокой устойчивостью к воздействию влаги, но при этом показатель не соответствует нержавейке. Это связано с тем, что нержавейка имеет в составе хром с концентрацией около 18%. Включение других химических элементов позволяет расширить область применения сплавов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Трудно свариваемая.Способы сварки: РД, РАД и КТ.Необходимы подогрев и последующая термообработка.

В горячекатаном состоянии при 163-168 HB и σ _в=620 Н/мм 2 . Kv=1,2 (твердый сплав)Kv=0,95 (быстрорежущая сталь)

Рисунок 3

Для изделий с высокой поверхностной твердостью рекомендуют использовать сталь 38Х2МЮА. Однако в процессе азотирования этой стали, за счет присутствия в ней алюминия, проявляется ее сильная склонность к деформированию. Использование же сталей, не содержащих алюминия, приводит к заметному снижению твердости и износостойкости азотированного слоя, зато позволяет изготавливать изделия более сложной конфигурации. В станкостроении, например, для азотирования используют улучшаемые, легированные стали типа 40Х, 40ХФА. Для тяжело нагруженных деталей, работающих в условиях циклических изгибающих нагрузок, рекомендуются стали 30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА.

Для изготовления деталей топливной аппаратуры, где требуется повышенная точность размеров, используют сталь 30Х3МФ1. Дополнительное легирование этой стали кремнием (30Х3МФ1С) способствует повышению твердости азотированного слоя.

Для азотирования иногда назначаются и цементуемые стали, содержащие в своем составе хром, молибден, вольфрам, ванадий.

Характеристики

Повышенные требования к антикоррозионным и антиокислительным свойствам этой группы масел не предъявляются.

Основные характеристики И-20А следующие:

• Кинематическая вязкость – 25 – 35 мм2/с при температуре 40 ºC.
• Плотность – не выше 890 кг/м3 при температуре 20 ºC.
• Зольность – до 0,005 %.
• Температура застывания – -15 ºC.
• Температура вспышки – 180 ºC.

Помимо этого, масло И-20А отличается пониженным пенообразованием, что позволяет применять его в относительно скоростных узлах. Довольно широкий диапазон вязкостных показателей делает возможным использование масла, как в низкоскоростных и нагруженных соединениях, так и в узлах с более высокими скоростями. Для первых узлов масло более вязкое и плотное, для вторых – более текучее, с меньшей плотностью.

Группу масел, в названии которых содержатся буквы «И» и «А», многие по старинке называют веретенными маслами, однако технически это неверно.

Сегодня это довольно большая группа масел, их технические характеристики различаются между собой. К веретенке, которая в Советском Союзе применялась повсеместно, современные масла имеют очень опосредованное отношение, хотя и произошли именно от нее.

Сам термин «веретенные» появился еще в начале 20-го века, когда такое масло использовалось, в основном, на прядильных комбинатах. Помимо этого, оно применялось в артиллерии, в качестве гидравлической жидкости его заливали в снижающие отдачу емкости орудийных лафетов вместо дорогостоящего глицерина. Производство «веретенки» обходилось довольно дешево.

С тех пор методы производства изменились. Масел, произошедших от «веретенки» стало больше. Существенно расширились их характеристики, а, следовательно, расширилась область применения. А вот стоимость изготовления и сейчас остается очень невысокой, что положительно сказывается на продажах.

ГОСТы на прокат стали 40х13

• ГОСТ 19903-2015
• ГОСТ 1133-71 «Кованая круглая и квадратная. Сортамент»;
• ГОСТ 18143-72 «Проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия.»;
• ГОСТ 18907-73 «Прутки нагартованные, термически обработанные шлифованные из высоколегированной и коррозионно-стойкой стали. Технические условия.»;
• ГОСТ 5582-75 «Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия»;
• ГОСТ 5632-72 «Высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки»;
• ГОСТ 5949-75 «Сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная.
• ГОСТ 4405-75 «Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.»;
• ГОСТ 14955-77 «Качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия.»;
• ГОСТ 2590-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.»;
• ГОСТ 2591-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.»;
• ГОСТ 7417-75 «Калиброванная круглая. Сортамент.»;
• ГОСТ 4405-75 «Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.»;
• ГОСТ 8559-75 «Калиброванная квадратная. Сортамент.»;
• ГОСТ 8560-78 «Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент.»;
• ГОСТ 1133-71 «Кованая круглая и квадратная. Сортамент.»;
• ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.»;
• ГОСТ 103-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.»;
• ГОСТ 5949-75 «Сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия.»;
• ГОСТ 2879-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.»;
• ТУ 14-11-245-88 «Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.»;
• ОСТ 3-1686-90 «Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.»;

Резка

Коррозионная стойкость

Для увеличения стойкости к коррозии рекомендуется закалку и отпуск проводить при t=250–3000С.

Сталь 40Х13 – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Марка 40Х13 – физические свойства

Сталь 40Х13 – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Материал 40Х13 – область применения

Сталь марки 40Х13 используют в машиностроении для изготовления деталей с высокой износостойкостью/ прочностью, работающих в коррозионных средах или при температурах до 4500С.

Условные обозначения