Сталь 40 конструкционная углеродистая качественная

Автор: | 04.09.2019
Содержание:




Заменители

стали 35, 45, 40Г.

Иностранные аналоги

Германия DIN(EN) C40 (1.1186)
США (AISI, ASTM) 104
Франция (AFNOR) XC42H1
Великобритания BS 080M40
Япония JIS S40C,
S43C
Чехия (CSN) 12041
Польша (PN/H) 40

Расшифровка стали 40Х

Цифра 40 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,4%.




Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 10702-78.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 4041-71.
  • Лист тонкий ГОСТ 16523-70. Лента ГОСТ 10234-77, ГОСТ 2284-79.
  • Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70, ГОСТ 1577-93.
  • Проволока 17305-91, ГОСТ 5663-79.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71.
к содержанию ↑

Характеристики и описание

Сталь 40 относится к конструкционным углеродистым нелегированным специальным качественным сталям. Сталь марки 40 рекомендуется для изготовления крепежных деталей.

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

С Si Mn Cr S P Cu Ni As
не более
0,37-0,45 0,17-0,37 0,50-0,80 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Марка
стали
Массовая доля элементов, %
C Si Mn P S Cr Ni Cu
не более
40 0,37-0,45 0,17-0,37 0,50-0,80 0,030 0,035 0,25 0,30 0,30




к содержанию ↑

Применение

После поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ сталь марки 40 применяется для изготовления деталей средних размеров, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации, например:

  • длинные валы,
  • ходовые валики,
  • зубчатые колеса.

После улучшения сталь 40 применяется для изготовления следующих деталей:

  • коленчатые валы,
  • шатуны,
  • зубчатые венцы,
  • маховики,
  • зубчатые колеса,
  • болты,
  • оси.

В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности сталь марки 40 применяется для изготовления:

  • муфт насосных штанг,
  • валов центробежных насосов,
  • компрессоров,
  • роторов,
  • штоков грязевых насосов,
  • стволов и переводников вертлюгов,
  • переводников для рабочих и бурильных труб,
  • корпусов колонковых долот,
  • пальцев крейцкопфов грязевых насосов,
  • роликов превентора,
  • конических шестерен,
  • фиксаторов и шпонок буровых станков,
  • цепных колес буровых лебедок,
  • штифтов,
  • упорных винтов,
  • скалок насосов,
  • цапф и т. д
к содержанию ↑

Применение стали 40 для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали НД на
поставку
Температура
рабочей
среды, °С
Дополнительные
указания по
применению
40
ГОСТ 1050
Сортовой
прокат ГОСТ
1050
От -40 до 425 Применяется после
термообработки (закалка
и высокий отпуск) при
температуре ниже минус
31°С до минус 40°С

Применение стали 40 для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали Технические требования Допустимые параметры эксплуатации Назначение
Температура стенки, °С Давление среды,
МПа (кгс/см2),
не более
Сталь 40
ГОСТ 1050,
ГОСТ 10702
СТП 26.260.2043 От -40 до 425 10 (100) Шпильки, болты
16 (160) Гайки
От -40 до 450 16 (160) Шайбы
к содержанию ↑

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 40 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см2) (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали,
стандарт или ТУ
40
ГОСТ 1050
Технические
требования
ГОСТ 9399
Наименование
детали
Фланцы
Предельные
параметры
Температура
стенки, °С,
не более
От
-40 до
+200
Давление
номинальное,
МПа (кгс/см2)
не более
32 (320)
Обязательные испытания σ0,2 +
σв +
σ +
f +
KCU +
HB +
Контроль Дефектоскопия +
Неметаллические
включения
к содержанию ↑

Стойкость стали 40 против щелевой эрозии

Группа
стойкости
Балл Эрозионная
стойкость по
отношению к
стали 12X18H10T
Нестойкая 6 0,005-0,05

ПРИМЕЧАНИЕ
Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

к содержанию ↑

Температура критических точек, °С

Ас1 Ас3 Аr3 Аr1 Mн
730 790 780 690 340

Термообработка

Детали из стали марки 40 подвергаются нормализации при температуре 860-880° С или закалке в воде с температуры 840-860° С с последующим отпуском; температура отпуска устанавливается в зависимости от требуемых механических свойств. Так, например, детали буровых установок (шестерни, фиксатор, шпонки) превентора (плита основной опоры, ролики) подвергаются отпуску при температуре 550° С, цепные колеса буровой лебедки — при температуре 500 С.

Зависимость механических свойств стали 40 от температуры отпуска

к содержанию ↑

Твердость HB для металлопродукции из стали 40 (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали Твердость HB, не более, для металлопродукции
горячекатаной и кованой калиброванной и со специальной отделкой поверхности
без термической
обработки
после отжига
или высокого отпуска
нагартованной после отжига
или высокого отпуска
40 217 187 241 197
к содержанию ↑

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали не менее
Предел
текучести
σт, Н/мм2
Временное
сопротивление
σв, Н/мм2
Относительное
удлинение
δ5, %
Относительное
сужение
Ψ, %
40 335 570 19 45

Механические свойства проката

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа δ54), % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 1050-88 Сталь горячекатаная,
кованая калиброванная
и серебрянка 2-й категории
после нормализации
25 570 19 45 59
Сталь калиброванная 5-й категории:
после нагартовки 610 6 35
после отжига или
высокого отпуска
510 14 40
ГОСТ 10702-78 Сталь калиброванная
и калиброванная со
специальной отделкой
после отпуска и отжига
До 590 40 197
ГОСТ 4041-71
(образцы поперечные)
Лист термообработанный
1 и 2-й категорий
4-14 510-650 21 167
ГОСТ 1577-93 Лист нормализованный
или горячекатаный
80 560 20
Лист отожженный
или высокоотпущенный
80 520 21
Полоса нормализованная
или горячекатаная
6-25 570 19 45
ГОСТ 16523-89
(образцы поперечные)
Лист горячекатаный До 2 510-660 (16)
2-3,9 (17)
Лист холоднокатаный До 2 510-600 (17)
2-3,9 (18)
ГОСТ 2284-79 Лента холоднокатаная
отожженная
0,1-4 450-700 (14)
Лента нагартованная,
класс прочности Н2
0,1-4 850-1050
ГОСТ 10234-77 Лента отожженная
плющеная
0,1-4 До 700 10
к содержанию ↑

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость НВ, не более
не менее
Нормализация 300-500 215 215 430 18 40 44 123-167
500-800 16 35 39
100-300 245 245 470 19 42 39 143-179
300-500 17 35 34
До 100 275 275 530 20 40 44 156-197
100-300 17 38 34
Закалка+отпуск 300-500 275 275 530 15 32 29 156-197
500-800 13 30 29
100-300 315 315 570 14 35 34 167-207
До 100 345 345 590 18 45 59 174-217
к содержанию ↑

Механические свойства после закалки с 850 °С в масле

tотп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость НВ,
не более
200 750 930 7 45 29 267
300 710 860 8 51 69 247
400 640 790 10 57 88 225
500 550 730 12 62 127 208
600 450 660 16 66 167 188
700 380 620 17 71 206 170
к содержанию ↑

Механические свойства при повышенных температурах [81]

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, %
700 99 140 48 85
800 70 110 53 97
900 54 71 55 100
1000 28 58 69 100
1100 24 37 60 100
1200 16 26 87 100
1300 12 18 56 100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 6 мм и длиной 80 мм, прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.

к содержанию ↑

Ударная вязкость KCU [28]

Термообработка KCU, Дж/см2, при температуре, °С
+20 -40 -80
Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 400 °С 78 55 51

Предел выносливости [140]

Термообработка σ-1, МПа
Отжиг при 850 °С,
σ0,2 = 275 МПа, σв = 520 МПа
231
Закалка с 845 °С, в воду; отпуск при 550 °С,
σ0,2 = 600 МПа, σв = 710 МПа, НВ 209
393
Закалка с 845 °С в масло; отпуск при 430 °С,
σ0,2 = 415 МПа, σв = 630 МПа
230

ПРИМЕЧАНИЕ. σ4001/100000 = 100 МПа; σ4501/100000 = 50 МПа; σ5001/100000 = 30 МПа; σ4001/10000 = 260 МПа; σ5001/10000 = 70 МПа; σ4001/100000 = 190 МПа; σ5001/100000 = 44 МПа.

к содержанию ↑

Технологические свойства [81]

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 400 мм на воздухе.

Свариваемость — ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,2 и Kv б.ст = 1,05 в горячекатаном состоянии при НВ 170 и ав= 520 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

к содержанию ↑

Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88) [51]

Полоса прокаливаемости стали 40 после нормализации при 850 °С и закалки с 850 °С приведена на рисунке ниже.

Полоса прокаливаемости стали 40 после нормализации

к содержанию ↑

Критический диаметр d после закалки с 850 °С

Количество
мартенсита, %
d, мм, после закалки
в воде в масле
50 15-25 8-15
90 10-15 5-9,5

Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
40 7850

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали α*106, К-1 при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
40 11,9 12,8 13,5 14,1 14,6 14,9 15,2 12,5 13,5 14,5

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
40 51 48 46 42 38 34 30 25 26

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Марка стали c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
40 486 497 512 529 550 574 628 674 657 653

Модуль нормальной упругости Е, ГПа

Марка Стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
40 212 206 201 192 176 163 151 131 118

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали При температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
40 82 80 78 75 68 63 58 50 45

Узнать еще

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *