Конструкционная легированная сталь 40ХН: характеристики и аналоги

Сталь – один из самых распространенных материалов современности. Его использование распространяется почти на все сферы жизнедеятельности человека. От строительства небоскребов до медицины и кухонной утвари. В этой статье мы подробно остановимся на марке стали 40ХН.

Описание материала

Сталь – это сплав железа и углерода (возможны и другие элементы). В зависимости от доли содержания углерода в сплаве с железом на выходе получается сталь (сплав) с различными физико-химическими свойствами. Классифицируют сталь по различным параметрам. Основными из них являются прочность, назначение, химический состав, структура.

Маркировка «Сталь 40ХН» расшифровывается следующим образом. Цифра 40 означает примерное содержание углерода, в нашем случае – 0,40 %. «Х» показывает наличие в сплаве хрома (примерно 1%). Буква Н – присутствие в сплаве никеля (также примерно 1 %).

Сталь 40ХН – конструкционная легированная сталь. Широкое применение данные виды сплавов нашли в промышленности. О применении стали 40ХН речь пойдёт ниже.

Лучшим вариантом будет проводить сварочные работы до отпуска изделия при прогреве или перед отжигом.

Особенности термообработки

Технологический процесс термообработки заготовки из стали обязан включать в себя процесс под названием «отпуск». Задача процесса отпуска – повысить пластичность изделия и снизить его хрупкость. И одновременно необходимо добиться прочности заготовки. Данный процесс происходит при постепенном остывании печи с заготовками.

Для деталей изготовляемых из стали 40ХН зачастую требуется дополнительная термическая обработка. Суть её состоит в том чтобы закалка происходила сначала в воде, а потом в масле. Либо сразу в масле с последующим остыванием (отпуском) в масле или на воздухе.

При термообработке марки стали 40ХН есть своя технологическая карта. Применяются закалка и отпуск при определенных температурных и временных интервалах. Средние показатели для термообработки выглядят так: температура ковки начальная составляет 1250, температура окончания – 830.

Характеристики

Удельный вес стали – 7820 кг/м³. Твердость материала – HB 10 -1 = 207 МПа; температура критических точек – Ac1 = 735, Ac3(Acm) = 768 , Ar3(Arcm) = 700 , Ar1 = 660 , Mn = 305; обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 166–170 и σв = 690 МПа, К υ тв. спл = 1,0 и Кυ б.ст = 0,9.

Сталь 40ХН относится к трудносвариваемым материалам. РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.

Флокеночувствительность: повышенно чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Какая твердость в прокате?

• По Роквеллу: твердость после отпуска в диапазоне 38–26.
• По Бринеллю – равна 207 МПа.
• В состоянии плавки – 179 МПа.

Плотность

7850 кг/м. куб.

Маркировка

Сталь 40ХН.

Химический состав

Помимо никеля и хрома в состав марки 40 ХН входят ещё несколько элементов. Ниже приведено отношение элементов в сотых долях процента.

1. углерод – 0,36–0,44;
2. кремний – 0,17–0,37;
3. марганец – 0,5–0,8;
4. никель – 1–1,4;
5. сера – до 0,035;
6. фосфор – до 0,035;
7. хром – 0,45–0,75;
8. медь – до 0.3.

Механические и другие свойства

• Предел прочности – 980 МПа.
• Предел текучести – 785 МПа.
• Ударная вязкость – 690 кДж/м².
• Температура эксплуатации. Свои свойства сталь 40ХН сохраняет до значения в 500 градусов.
• Отпускная хрупкость: склонна к хрупкости.
• Свариваемость: трудносвариваемая.
• Группа стали: сталь легированная конструкционная.

ГОСТ

ГОСТ 51245-99.

Цена в 2021 году

1. Круг конструкционный 40ХН 6 мм – 63 300 рублей за тонну.
2. Круг конструкционный 40ХН 300 мм – 74 500 рублей за тонну.

Примечание: цены указаны по состоянию на 2021 год.

Расшифровка

Круг стальной 40ХН − гладкая стальная арматура размером в сечении от 6 до 300 мм.

Область применения

• В строительстве сталь применяется в производстве монолитных и железобетонных строений и конструкций.
• В автомобильной сфере сталь 40ХН применяется при изготовлении деталей машин, в том числе валов, болтов, фланцевых соединений.
• В производственных процессах изготовления оборудования, деталей, вспомогательных конструкций.
• Также сталь марки 40ХН широко применяется для изготовления инструментов (как ручных, так и автоматизированных).
• Производство декоративных элементов внешней и внутренней отделки также не обходится без стали.
• Вот еще ряд важных направлений, где используется сталь марки 40ХН:
  • крепежные детали арматуры;
  • при изготовлении шпинделей, штоков;
  • детали пневмоприводов, арматур, проходящих эксплуатацию в зоне низких температурных режимов;
  • основные детали арматур, применяемых в строительстве атомных станций.

Технологические свойства

Трудносвариваемая, флокеночувствительна, склонна к отпускной хрупкости.

Зарубежные аналоги (заменители)

• США – 3135, 3140H, G31400.
• Германия – 1.5710, 1.5711, 36NiCr6, 40NiCr6.
• Япония – SNC236.
• Франция – 35NC6.
• Англия – 640M40.
• Китай – 40CrNi.
• Швеция – 2530.
• Болгария – 40ChN.
• Румыния – 40CrNi12, 40CrNi12q.
• Чехия – 16240.
• Австралия – 3140, 3140H.

Как видим, сталь 40ХН является конструкционным видом материала. Широкое применение данный сплав нашёл в промышленности, там, где требуется дополнительная прочность. Дефицита данного материала в 2021 году не наблюдается.

С точки зрения производственных процессов при изготовлении не требует дополнительных капитальных затрат. Характеристики стали получают за счёт добавления элементов и определенного температурного режима на разных этапах производства.