Конструкционная сталь 40ХН2МА

Легированные металлы характеризуются высокими эксплуатационными свойствами, что позволяет использовать их практически повсеместно. Конструкционная сталь 40ХН2МА относится к низкоуглеродистым сплавам нормальной прочности, она применяется для создания строительных конструкций, полностью удовлетворяя требованиям нормативных документов.

 

К основным преимуществам материала относятся:

• мартенситное состояние;
• закалка на воздухе;
• отсутствие хрупкости;
• стойкость к динамическим нагрузкам;
• устойчивость к отрицательным температурам;
• способность сохранять характеристики при температуре до +300-400 градусов.

К недостаткам относятся достаточно высокая стоимость по сравнению с другими сталями, низкая технологичность при резке и склонность к образованию флокенов.

Вернуться к содержанию

Расшифровка

Расшифровка стали 40ХН2МА включает информацию:

• 40 – 0,4% углерода;
• Х – менее 1% хрома;
• Н2 – 2% никеля;
• М – до 1% молибдена;
• А – высокое качество стали (минимальное количество серы и фосфора в составе).

Это прочный, вязкий металл, который при термообработке прокаливается на значительную глубину. Легирующие компоненты предназначены для повышения прочности и стойкости, а молибден упрощает термообработку.

Вернуться к содержанию

Химический состав

В сплаве содержится максимум:

• 98% Fe;
• 2% Ni;
• 0,9% Cr;
• 0,8% Mn;
• 0,4% С;
• 0,37% Si;
• 0,3% Cu;
• 0,25% Mo;
• 0,025% S;
• 0,025% P.

Каждый из компонентов улучшает характеристики стали 40ХН2МА. Хром и никель обеспечивают твердость и устойчивость к коррозии, медь – вязкость и теплопроводность, марганец и кремний – связывают свободное железо, снижают влияние серы и фосфора.

Основными физическими характеристиками металла являются:

• удельное электрическое сопротивление;
• модуль Юнга;
• плотность (7850 кг/м³);
• теплоемкость;
• коэффициент теплопроводности и температурного расширения.

В зависимости от нагрева при испытаниях показатели могут отличаться. Это позволяет определить оптимальную область эксплуатации конструкции.

Вернуться к содержанию

Применение

Конструкционная сталь 40ХН2МА не подвержена хрупкому разрушению после отпуска, что обусловлено присутствием молибдена. Благодаря высокой прочности можно использовать материал для производства конструкций, применяемых на производстве и работающих под большой нагрузкой.

Широкое распространение получили изделия:

• валки для холодного прокатасплавов;
• диски и нагруженные детали;
• кронштейны;
• кулачковые муфты;
• метизы;
• цельнокатаные кольца;
• арматура для трубопроводов;
• изделия для авиастроительной отрасли, работающие при +500 градусах.

Вернуться к содержанию

Технические характеристики

Высокие механические свойства 40ХН2МА обусловлены:

твердостью	270 МПа;
площадкой текучести	930 МПа;
плотностью	7850 кг/м3;
удлинением при растяжении	12%;
пределом временной прочности	1080 МПа.

Вернуться к содержанию

Цена

Стоимость стали составляет минимум 50 руб./кг. Окончательная цена зависит от условий поставки, формы выпуска и объема.

Вернуться к содержанию

Сортамент

Продукция из данного сплава включает:

• шестерни;
• болты с высоким классом ответственности;
• шатунные валы и крышки для них;
• клапаны;
• коленчатые валы.

Производство осуществляется в соответствии с требованиями нормативных документов. Изготовление заключается в выполнении большого количество технологических процессов, одним из которых является механическая обработка. Она предназначена для повышения механической прочности и требуемого внешнего вида. В нашей компании можно выбрать любой вид проката.

Вернуться к содержанию

Свариваемость

Для оценки свариваемости марки стали 40ХН2МА рассчитывается эквивалент углерода:

Сэ=С+Г/6+Х/5+(Н+Д)/15,

где буквы обозначают соответственно процентное содержание углерода, марганца, хрома, никеля и медив составе. В результате получают число, которое в данном случае меньше 0,76%, что указывает на трудносвариваемость металла.

Вернуться к содержанию

Коррозионная стойкость

Легирующие добавки обеспечивают коррозионную стойкость сплава, поэтому он характеризуется средней устойчивостью к окислению. Это гарантирует сохранение целостности изделия при межоперационном хранении металла, отсутствие коррозии во время работы в сухих помещениях при отсутствии лакокрасочного покрытия. Эксплуатация во влажной среде требует покрытия стали 40ХН2МА краской.

Вернуться к содержанию

Пластичность

Пластические качества обусловлены удлинением изделия при разрыве и площадкой текучести. Последняя позволяет обрабатывать тонкие листы штамповкой и гибкой, а толстые перед подобным воздействием требуют нагрева для исключения образования трещин.Это обусловлено разностью деформаций на внутренней и внешней стороне листа. При повышении температуры предел текучести уменьшается, а площадка – увеличивается, поэтому производится предварительный нагрев и увеличение радиуса гиба.

Вернуться к содержанию

Термообработка

Наиболее эффективным видом термообработки 40ХН2МА является закалка при 850 градусах. Она осуществляется в воду, а отпуск происходит в масляной ванне при 620 градусах.

Улучшение стали – это комплекс мер, включающий полную закалку и высокий отпуск. Материал относится к перлитному классу, поэтому переход осуществляется при 730 и 820 градусах. Доэвтектоидный сплав подвергается полной закалке при 850-870 градусах. Это обеспечивает получение аустенитной структуры, а охлаждение – мартенситной. В обоих случаях зерно характеризуется небольшими размерами. Аустенитные зерна стали 40ХН2МА формируются при переходе из феррита в цементит. При растворении цементита в аустените раствор железа ? переходит в ?-аллотропным способом. Процесс занимает больше времени, чем формирование зерна, поэтому при достижении необходимой температуры происходит небольшая выдержка для его завершения.

Охлаждение в воде осуществляется достаточно быстро, что способствует образованию мартенсита с мелкими зернами – пересыщенного твердого раствора углерода в железе ?.

Конструкционная сталь 40ХН2МА в таком состоянии склонна к образованию трещин, сколов и других хрупких деформаций. Это обусловлено остаточными напряжениями в твердой структуре. Чтобы исключить риск их появления, производится отпуск при 450-650 градусах. При этом начинает происходить диффузия, которая позволяет мартенситу перейти в перлит, но углерод остается практически в том же положении в структуре стали. В результате сплав приобретает ферритно-цементитную структуру.

Вернуться к содержанию

Отпуск

Отпуск марки стали 40ХН2МА осуществляется в три этапа:

1. Выделение части углерода в виде метастабильного ?-карбида без повышения температуры.
2. Распад мартенситной структуры, остаточного аустенита и начало перехода ?-карбида в цементитную фазу.
3. Окончание распада мартенситной структуры и карбидной трансформации. Переход мартенсита в феррит, изменение размеров карбидов, структуры феррита и формы карбидно-ферритной смеси при нагреве. Интенсивная диффузия со смещением атомов углерода, рост зерен феррита и цементита (сорбит отпуска).

Выдержка необходима для стабилизации свойств металла. В среднем отпуск длится 1-2 часа при небольшом размере сечения изделия.

Вернуться к содержанию

Аналоги

К аналогам 40ХН2МА относятся:

• чешский сплав 16341;
• европейские 1.6511, 1.6582;
• японские SNCM439, SNCM447;
• американские 4340, 9840.

Рекомендуем также обратить внимание:

• 09Г2С;
• 60С2А;
• СТ3ПС;
• 10Х17Н13М2Т;
• 12Х18Н10Т.