Содержание
- 1 Заменители
- 2 Иностранные аналоги
- 3 Расшифровка стали 40Х
- 4 Вид поставки
- 5 Характеристики и описание
- 6 Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
- 7 Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
- 8 Применение
- 9 Применение стали 40 для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)
- 10 Применение стали 40 для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)
- 11 Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 40 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см2) (ГОСТ 32569-2013)
- 12 Стойкость стали 40 против щелевой эрозии
- 13 Температура критических точек, °С
- 14 Термообработка
- 15 Твердость HB для металлопродукции из стали 40 (ГОСТ 1050-2013)
- 16 Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)
- 17 Механические свойства проката
- 18 Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)
- 19 Механические свойства после закалки с 850 °С в масле
- 20 Механические свойства при повышенных температурах [81]
- 21 Ударная вязкость KCU [28]
- 22 Предел выносливости [140]
- 23 Технологические свойства [81]
- 24 Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88) [51]
- 25 Критический диаметр d после закалки с 850 °С
- 26 Плотность ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С
- 27 Коэффициент линейного расширения α*106, К-1
- 28 Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)
- 29 Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)
- 30 Модуль нормальной упругости Е, ГПа
- 31 Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа
- 32 Узнать еще
Заменители
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.
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 |
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
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 |
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 |
— |
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).
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.
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 |
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 | δ5(δ4), % | 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 | — | — | — |
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 |
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 |
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.
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.
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.
Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88) [51]
Полоса прокаливаемости стали 40 после нормализации при 850 °С и закалки с 850 °С приведена на рисунке ниже.
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 | — |