Сталь марки 40Х

Марка: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР) Класс: Сталь конструкционная легированная Вид поставки: сортовой прокат: в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78.Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70. Поковки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 13663-86.

Использование в промышленности: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Химический состав в % стали 40Х
C	0,36 - 0,44
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8
Ni	до 0,3
S	до 0,035
P	до 0,035
Cr	0,8 - 1,1
Cu	до 0,3
Fe	~97

Зарубежные аналоги марки стали 40Х
США	5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400
Германия	1.7034, 1.7035, 1.7045, 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4, 42Cr4
Япония	SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H
Франция	37Cr4, 38C4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4, 42C4TS
Англия	37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530H36, 530H40, 530M40
Евросоюз	37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4
Италия	36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB, 38CrMn4KB, 41Cr4, 41Cr4KB
Бельгия	37Cr4, 41Cr4, 45C4
Испания	37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF, 42Cr4, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211
Китай	35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr
Швеция	2245
Болгария	37Cr4, 40Ch, 41Cr4
Венгрия	37Cr4, 41Cr4, Cr2Z, Cr3Z
Польша	38HA, 40H
Румыния	40Cr10, 40Cr10q
Чехия	14140
Австралия	5132H, 5140
Юж.Корея	SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H

Дополнительная информация и свойства

Удельный вес: 7820 кг/м3 Твердость материала: HB 10 -1 = 217 МПа Температура критических точек: Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693 Флокеночувствительность: чувствительна Свариваемость: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка. Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв=610 МПа, К υ тв. спл=1,2 и Кυ б.ст=0,95 Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. Склонность к отпускной хрупкости: склонна

Механические свойства стали 40Х
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	НВ, не более
4543-71	Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло	25		780	980	10	45	59
8479-70	Поковки: нормализация	500-800 300-500	245 275	245 275	470 530	15 15	30 32	34 29	143-179 156-197
	закалка, отпуск	500-800	275	275	530	13	30	29	156-197
	нормализация	до 100 100-300	315	315	570	17 14	38 35	39 34	167-207
	закалка, отпуск	300-500 500-800	315	315	570	12 11	30 30	29 29	167-207
	нормализация	до 100 100-300 300-500	345	345 345	590	18 17 14	45 40 38	59 54 49	174-217
	закалка, отпуск	до 100 100-300 300-500	395	395	615	17 15 13	45 40 35	59 54 49	187-229

Механические свойства стали 40Х в зависимости от сечения
Сечение, мм	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ4 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200	490	655	15	45	59	212-248
201-300	440	635	14	40	54	197-235
301-500	345	590	14	38	49	174-217

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)	HB
200	1560	1760	8	35	29	552
300	1390	1610	8	35	20	498
400	1180	1320	9	40	49	417
500	910	1150	11	49	69	326
600	720	860	14	60	147	265

Механические свойства стали 40Х при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С
200 300 400 500	700 680 610 430	880 870 690 490	15 17 18 21	42 58 68 80	118 98 78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отоженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с
700 800 900 1000 1100 1200	140 54 41 24 11 11	175 98 69 43 26 24	33 59 65 68 68 70	78 98 100 100 100 100

Предел выносливости стали 40Х
σ-1, МПА	J-1, МПА	n	Состояние стали
363 470 509 333 372	240	106 106 5*106	σв=690 МПа σв=690 МПа σ0,2=690 МПа, σв=690 МПа σв=690 МПа Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С

Ударная вязкость стали 40Х KCU, (Дж/см2)
Т= +20 °С	Т= -25 °С	Т= -40 °С	Т= -70 °С	Термообработка
160 91	148 82	107	85 54	Закалка 850 °С, масло, отпуск 650 °С Закалка 850 °С, масло, отпуск 580 °С

Прокаливаемость стали 40Х (ГОСТ 4543-71)
Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	4,5	6	7,5	10,5	13,5	16,5	19,5	24	30	Закалка 860 °С
20,5-60,5	48-59	45-57,5	39,5-57	35-53,5	31,5-50,5	28,5-46	27-42,5	24,5-39,5	22-37,5	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Физические свойства стали 40Х
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.14			7820		210
100	2.11	11.9	46	7800	466	285
200	2.06	12.5	42.7	7770	508	346
300	2.03	13.2	42.3	7740	529	425
400	1.85	13.8	38.5	7700	563	528
500	1.76	14.1	35.6	7670	592	642
600	1.64	14.4	31.9	7630	622	780
700	1.43	14.6	28.8	7590	634	936
800	1.32		26	7610	664	1100
900			26.7	7560		1140
1000			28	7510		1170
1100			28.8	7470		120
1200				7430		1230

Расшифровка марки стали 40Х: эта марка означает, что в стали содержится 0,40% углерода и менее 1,5% хрома.

Преимущества термообработки изделий из стали 40Х в кипящем слое по сравнению с традиционными способами: был исследован нагрев под закалку высокопрочных болтов из сталей 40Х и 38ХС. Из опытов следует, что при горизонтальном положении болта М24 в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм, отапливаемом природным газом, медленнее всего температура повышается на оси болта в месте стыка его тела и головки. Скорость нагрева в этой точке почти вдвое меньше, чем на поверхности в середине болта, так что во избежание перегрева температура кипящего слоя не должна заметно превышать конечную температуру нагрева. В слое с температурой 900° С болт прогревается до 860° С примерно за 3 мин (термопара зачеканена на оси под головкой), в то время как в применяемых в настоящее время электропечах К-160 нагрев до 860° С длится, по нашим экспериментальным данным, 40 мин. За это время в электропечах образуется значительный слой отслаивающейся окалины, в то время как при нагреве в кипящем слое с двухступенчатым сжиганием поверхность получается чистой. Эксперименты показали, что для аустенизации достаточна выдержка болтов из обеих сталей при температуре слоя 860-870° С в течение 10-15 мин. Поскольку скорость охлаждения этих изделий в кипящем слое оказалась недостаточной, закалку осуществляли в масле. Отпущенные после закалки (410° С, 80 мин) болты отличались высокими показателями прочности при достаточной пластичности:

Сталь 40Х: σ_в=147-150 кгс/мм², а_н=3,84-3,27 кгс_*м/см², HB 345-360

Сталь 38ХС: σ_в=165-173,5 кгс/мм², а_н=3,18-4,41 кгс_*м/см², HB 400-430

(ударную вязкость а_н определяли на образцах, предел прочности σ_в на целых болтах).

Параллельно болты М24 из стали 38ХС после выдержки в кипящем слое с температурой 910° С (15 мин) охлаждали в соляной ванне при 360° С (20 мин) с целью получения структуры нижнего бейнита. При достаточно высокой прочности (σ_в = 163 кгс/мм²) была получена значительно большая ударная вязкость (8,65- 10,6 кгс-м/см²). Наконец, часть болтов из стали 38ХС после такого же нагрева выдерживали в масле в течение 42 с, а затем переносили в кипящий слой температурой 360° С. Такой режим позволил повысить предел прочности до 171,5-173 кгс/мм², но несколько снизил ударную вязкость (а_н = 6,25-6,72 кгс.м/см²). Как показали исследования, нагрев в течение 8-10 мин в слое температурой 910° С обеспечивает превращение исходной ферритокарбидной смеси в аустенит и получение достаточно однородных свойств.