Марка стали 40ХН, легированная

Легированная сталь 40ХН с преобладающим содержанием Ni и Cr в качестве дополнительных компонентов состава принадлежит к конструкционному классу. Она применяется для производства устойчивых к износу компонентов с высокой ответственностью, используемых в машиностроительной отрасли и строительстве. Благодаря хромоникелевому составу обеспечивается устойчивость к коррозии и привлекательный металлический оттенок.

Легирование положительно сказывается на уменьшении истираемости в процессе эксплуатации, улучшению качества пайки, штампования и мехобработки. Устойчивость к внешним воздействиям и небольшая стоимость стали причинами высокой популярности сплава.

Вернуться к содержанию

Расшифровка и состав

Расшифровка стали 40ХН позволяет получить основную информацию о химическом составе:

• углерод – 0,4%;
• хром – 0,4%;
• никель – 1%.

Согласно нормативному документу на данный продукт, в состав стали 40ХН входят компоненты:

• Ni – 1,2±0,2%;
• Mg – 0,65±0,15%;
• Cr – 0,6±0,15%;
• C – 0,4±0,04%;
• Si – 0,27±0,1%;
• S — менее 0,035%;
• P – менее 0,035%.

Вернуться к содержанию

Область применения

Высокие эксплуатационные качества позволяют использовать металл для производства деталей и механизмов, используемых в машиностроительной отрасли и промышленности, а также подверженных металлообработке. К основным элементам на основе состава относятся:

• компоненты для соединения и крепежные детали;
• рычажные, шатунные и штоковые механизмы;
• шестерни;
• валки для прокатки;
• оси, валы, цилиндры;
• компоненты с высокой прочностью и устойчивостью к износу.

Применение стали 40ХН не ограничивается, если изделия будут подвергаться вибрационным, динамическим и ударным нагрузкам. Это позволяет использовать металл для получения оборудования и узлов агрегатов, которые будут эксплуатироваться в сложных условиях.

К особенностям металла относится сложность при создании сварных соединений. Для этого может использоваться:

• аргонно-дуговая под флюсом;
• электрошлаковая;
• ручная дуговая сварка.

При этом потребуется предварительно нагреть изделие, после чего обработать механическим способом.

Вернуться к содержанию

Технические характеристики

К основным характеристикам стали 40ХН относятся:

ударная вязкость	780 кДж/м2;
относительное сужение	50%;
относительное удлинение на отрыв	12%;
противодействие на отрыв	690 МПа;
твердость	207 МПа;
плотность	7,82 т/м3.

Металл склонен к хрупкому разрушению, флокеночувствителеный, трудносвариваемый.

Вернуться к содержанию

Влияние легирующих элементов и примесей на свойства стали

Хром используется в качестве одного из главных компонентов состава. Его основная функция – увеличение прокаливаемости металла. В данном случае речь идет о глубине закаленной зоны, которая исчисляется от поверхности детали до слоя, представленного на 50% мартенситом и на 50% трооститом. Полная прокаливаемость легированной стали 40ХН обеспечивает улучшение механических характеристик, в том числе снижение склонности к хрупкому разрушению, уменьшению порога хладноломкости, повышение работоспособности при появлении трещин по сравнению с обычной сталью. Полоса прокаливаемости после нормализации и закалке (t = 850 С) представлена на рисунке:

При повышении количества Cr обеспечивается рост твердости, что обусловлено стойкостью переохлажденного аустенита к распаду.

Никель и феррум способны растворяться друг в друге, они имеют близкое расположение кристаллических решеток. Никель не относится к группе карбидообразующих элементов, а присутствует в твердом растворе в феррите или аустените, что повышает прочность и вязкость феррита. Он предназначен для снижения хладноломкости легированной стали 40ХН, при содержании в составе всего 1% Ni обеспечивается уменьшение данного показателя в 20 тысяч раз. При этом повышается упругость, уменьшается размер зерна, улучшается прокаливаемость и технические характеристики, снижается коррозионная активность. Никель является раскислителем, поэтому увеличивает плотность стали. При взаимодействии с хромом улучшается термическое упрочнение, повышается ударная вязкость и усталостная прочность. При дальнейшем увеличении концентрации химического элемента снижаются магнитные свойства, повышается устойчивость к коррозии и действию высоких температур.

Сера появляется в составе металла из-за содержания ее в руде. При нормальных условиях она практически не растворяется в феррите, поэтому встречается в соединениях с железом, марганцем или легирующими элементами. При нагревании материала происходит распространение ее в феррите и аустените в допустимых количествах: при температуре 913 градусов – 0,02%, при 1365 градусах – 0,05% соответственно. Если сера присутствует в металле в составе сульфида железа, то это может привести к красноломкости и горячеломкости. Химический элемент не оказывает действия на прочностные характеристики стали 40ХН, но сказывается на анизотропии в обоих направлениях при прокатке. Ударная вязкость понижается в поперечном направлении, но повышается вдоль. Это обусловлено увеличением полосчатости ферритно-перлитного строения в результате вытянутой формы серосодержащих соединений.

Железная руда содержит фосфор, который после обработки переходит в сталь. Его растворимость в феррите и аустените достаточно высокая, поэтому он присутствует в твердом растворе и оказывает влияние на качества данных состояний. Негативное воздействие компонента усиливается за счет подверженности ликвации, что приводит к увеличению прочности в ущерб хладноломкости. Предел текучести при небольшом содержании химического элемента повышается на 20-30 МПа, а хладноломкость – на 20-25 градусов.

Вернуться к содержанию

Стоимость

Цена стали 40ХН зависит от ряда факторов:

• актуальных предложений производителей;
• расходов на доставку и хранение;
• качества обработки поверхности;
• характеристик металла;
• типа проката.

Также немаловажную роль играют объем заказа и способ закупки. Реализация продукции осуществляется на вес.

Вернуться к содержанию

Сортамент

Широкое распространение марки стали 40ХН позволяет получать различные прокатные элементы:

• полосы;
• полые цилиндры;
• шестигранники;
• квадраты;
• круги и прутки.

При необходимости можно заказать необходимый профиль нестандартной формы у производителя. Такие элементы, как фасонки, трубы и листы не изготавливаются.

Вернуться к содержанию

Аналоги

Аналогами стали 40ХН отечественного производства являются 38ХГН, 30ХГВТ, 45ХН, 40ХНМ, 50ХН.

К иностранным конкурентам относятся:

• шведский 2530;
• румынский 40CrNi12;
• японский SNC236;
• французский 35NC6;
• немецкие 40NiCr6 и 36NiCr6;
• американские 3140H и 3135;
• китайский

Содержание компонентов в стали зарубежного производства может отличаться, но физико-механические характеристики будут практически идентичны.