Характеристика стали 40ХН

Характеристика стали 40ХН

Хромоникелевая легированная сталь 40ХН относится к классу конструкционных материалов, предназначенных для изготовления ответственных износостойких деталей, элементов и конструкций в машиностроении и строительстве. Наличие хрома и никеля в химическом составе сплава придает материалу антикоррозионные свойства и красивый серебристый цвет.

Кроме этого легирование металла обеспечивает повышенное сопротивление истиранию, но при этом сталь способна к пайке, штамповке и механической металлообработке. Прочность и стойкость к механическим воздействиям при относительно невысокой стоимости делают этот материал очень востребованным для нужд промышленности.

Использование

Начнем наш экскурс с самого простого, а именно с ответа на довольно важный вопрос. Где же применяется эта сталь или, если немного перефразировать, для какой отрасли характеристики стали 40ХН будут наиболее востребованы?

Если обращаться к документации, а именно к ГОСТу 4543-71, то нам станет ясно, что сталь 40ХН – конструкционная, легированная, хромоникелевая. Такое название четко дает понять, что данный сорт стали применяется преимущественно для изготовления чего-либо. В большинстве случаев применение стали 40ХН тесно связано с изготовлением деталей для различных механизмов.

К примеру, из 40ХН часто изготавливают оси и валы двигателей, шестерни, валики, шатуны, рычаги и многое другое. Все вышеперечисленные детали в течение всей своей эксплуатации подвержены высоким нагрузкам, из чего мы можем сделать вывод, что характеристики и механические свойства стали 40ХН не столь уж и плохи.

Однако не стоит думать, что сталь этой марки выпускают уже в виде готовых деталей. Как и любую другую сталь, 40ХН поставляют на рынок в виде привычных всем полос, прутков, шестигранников, квадратов.

Использование стали 17Г1С

Выносливость готового проката позволяет применять его в самых разных областях. Однако главное направление – это изготовление промышленных деталей, к которым относятся отводы, фланцы, разветвители и другие элементы трубопроводов и магистралей.

Поскольку основная масса этих предметов находится под землёй, на их поверхность оказывается сильное давление и перепады температуры. Поэтому важно выбрать предмет, способный без проблем переносить эти факторы на протяжении многих десятков лет. При необходимости можно выбрать любой зарубежный аналог модели 17Г1С: Fe510D1 (Германия), SM490A (Япония), 350W (Канада), Fe52CFN (Евросоюз), 16Mn (Китай) и многие другие. Альтернативные варианты практически идентичны по характеристикам, и не имеют ограничений для сварных конструкций.

Отвод трубопровода из стали 17Г1С

Влияние термической обработки на качество

Сталь в исходном состоянии представляет собой довольно пластичную массу и поддается обработке путём деформирования. Ее можно ковать, штамповать, вальцевать.

Для изменения механических свойств и достижения необходимых качеств применяется термическая обработка металла. Суть термической или тепловой обработки заключается в применении совокупности операций по нагреву, выдержке и охлаждению твердых металлических сплавов. В результате такой обработки сплав изменяет свою внутреннюю структуру и приобретает определенные, необходимые производителю и потребителю, свойства.

Критические точки

Критические точки — это температуры, при которых изменяется структура стали и ее фазовое состояние. Вычислены в 1868 году русским металлургом и изобретателем Дмитрием Константиновичем Черновым, поэтому иногда их называют точками Чернова.

Обозначают такие точки буквой А. Нижняя точка А1 соответствует температуре, при которой аустенит превращается в перлит при охлаждении или перлит в аустенит при нагреве. Точка А3 — верхняя критическая точка, соответствующая температуре, при которой начинается выделение феррита при охлаждении или заканчивается его растворение при нагреве.

Если критическая точка определяется при нагреве, то к букве «А» добавляется индекс «с», а при охлаждении — индекс «r».

Для данной стали определена следующая температура критических точек:

• 743*С — Ас1;
• 815*С — Ас3;
• 730*C — Аr3;
• 693*C — Ar1.

Алгоритм термообработки стали и сплавов:

• отжиг:
• закалка;
• отпуск;
• нормализация;
• старение;
• криогенная обработка.

Термообработка для стали 40х. Характеристика температурного режима в соответствии с требованиями ГОСТ 4543–71:

• закалка стали 40х в масляной среде при температуре 860*С;
• отпуск в воде или масле при температуре 500*С.

В результате такой термической обработки данная сталь приобретает повышенную твердость (число твердости НВ не более 217), высокий предел прочности при разрыве (980 Н/м2) и ударную вязкость 59 Дж/см2.

Предел текучести

Говоря о механических свойствах, нужно обязательно упомянуть о такой важной характеристике, как предел текучести. Если приложенная нагрузка слишком велика, то конструкция или ее детали начинают деформироваться и в металле возникают не упругие (полностью исчезающие, обратимые), а пластические (необратимые остаточные) деформации. Говоря другими словами, металл «течет».

Предел текучести — это граница между упругими и упругопластическими деформациями. Значение предела текучести зависит от множества факторов: режима термической обработки, наличия примесей и легирующих элементов в стали, микроструктуры и типа кристаллической решетки, температуры.

В металловедении различают понятия физического и условного предела текучести.

Физический предел текучести — это такое значение напряжения, при котором деформация испытываемого образца увеличивается без увеличения приложенной нагрузки. В справочниках эта величина обозначается σт и для марки 40х ее значение не менее 785 Н/мм2 или 80 КГС/мм2.

Следует отметить, что пластические (необратимые) деформации появляются в металле не мгновенно, а нарастают постепенно, с увеличением приложенной нагрузки. Поэтому, с точки зрения технологии, уместнее применение термина «условный (технический) предел текучести».

Условным (или техническим) пределом текучести называется напряжение, при котором опытный образец получает пластическое (необратимое) удлинение своей расчетной длины на 0.2%. В таблицах эта величина обозначается как σ 0,2 и для стали 40х составляет:

• при температуре от 101 до 200*С — 490 МПа;
• при температуре от 201 до 300*С — 440 МПа;
• при температуре от 301 до 500*С — 345 МПа.

Применение стали с 10Х17Н13М2Т учетом характеристик и свойств

Нержавеющая сталь 10Х17Н13М2Т применяется для изготовления сварных конструкций, работающих в условиях действия кипящей фосфорной, серной, 10% уксусной кислоты, в сернокислых и других средах повышенной агрессивности. При 600°С сталь 10Х17Н13М2Т для длительных сроков службы.

Основные сферы – химическая, электротехническая и металлургическая отрасли, автомобиле- и машиностроение:

ответственная аппаратура при производстве синтетической уксусной кислоты, синтетического каучука, этаноламинов и изопрена, изготовление колонн синтеза мочевины;

жаропрочная посуда и оборудование для пищевого производства;

элементы оформления помещений, в качестве облицовочного материала (интерьеры стен и фасадов);