Сталь 40Х (40ХА) конструкционная легированная качественная
Заменители: Сталь 40ХС, Сталь 40ХН, Сталь 38ХА, Сталь 45Х, Сталь 10ГН, Сталь 40ХР
Сталь 40Х применяется: для изготовления горячекатаного толстолистового проката; осей, валов, вал-шестерней, плунжеров, штоков, коленчатых и кулачковых валов, колец, шпинделей, оправок, реек, зубчатых венцов, болтов, полуосей, втулок и других улучшаемых деталей повышенной прочности; деталей трубопроводной арматуры из сортового проката; штампованных заготовок и поковок (требуется термообработка: закалка в масло (или через воду в масло) и отпуск на воздухе или в масле); заготовок маховиков дизелей; колец цельнокатаных различного назначения; кованых заготовок валов компрессорных машин и газовых турбин (из стали 40ХА); бесшовных бурильных труб, применяемых при геологоразведочном колонковом бурении; заготовок дисков паровых турбин с рабочей температурой до 350 °С.
Химический состав в % |
НТД | C | S | P | Mn | Cr | W | V | Ti | Si | Ni | Mo | Cu |
ТУ 108-1028-81 | 0,36-0,44 | ≤0,022 | ≤0,025 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | - | - | - | ≤0,37 | ≤0,25 | - | ≤0,25 |
ГОСТ 10702-78 | 0,36-0,44 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | ≤0,20 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,30 |
ТУ 14-1-4118-86, ГОСТ 4543-71 | 0,36-0,44 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | ≤0,20 | ≤0,050 | ≤0,030 | 0,17-0,37 | ≤0,30 | ≤0,15 | ≤0,30 |
ТУ НЗЛ 342-89 | 0,36-0,44 | ≤0,025 | ≤0,025 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | - | - | - | 0,17-0,37 | ≤0,25 | - | ≤0,30 |
По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в высококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,025%; Сu≤0,30%; в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%. В соответствии с заказом может быть установлено содержание Si=0,10-0,37%.
ТУ НЗЛ 342-89 химический состав приведен для стали марки 40ХА.
По ТУ 108-1028-81 химический состав приведен для стали марки 40ХА. В заготовках допускается отклонения по содержанию элементов, указанных в таблице: углерод ± 0,010 %, кремний + 0,030 %. При изготовлении заготовок дисков с высотой ступицы от 450 до 650 мм содержание фосфора и серы в стали должно быть не более 0,018 % каждого; для металла ВДП и ЭЛП допускается отклонение содержания марганца +0,10 %/-0,15 % . В стали ЭШП содержание серы должно быть не более 0,015 %. При разливке стали без вакуумирования для изготовления заготовок дисков с высотой ступицы более 300 мм должно производиться определение содержания водорода в металле. Результаты определения содержания водорода не являются приемо-сдаточными и по требованию потребителя подлежат занесению в паспорт заготовок.
Механические свойства |
Механические свойства при 20°С |
Состояние поставки | Сечение
(мм)
| t испыт.
(°C)
| t отпуска
(°C)
| sТ | s0,2
(МПа)
| sB
(МПа)
| d5
(%)
| d4 | d | d10 | y
(%)
| KCU
(кДж/м2)
| HB | HRC | HRB | HV | HSh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Заготовки деталей трубопроводной арматуры по СТ ЦКБА 026-2005. Закалка в масло (или через воду в масло) от 840-870 °C (выдержка 2,5-4,0 ч в зависимости от толщины и массы заготовки) + Отпуск, охлаждение на воздухе или в масле | ||||||||||||||||
max 120 | 600-620 | ≥490 | ≥655 | ≥13 | ≥40 | ≥490 | 212-248 | |||||||||
max 200 | 620-660 | ≥440 | ≥635 | ≥14 | ≥40 | ≥539 | 197-235 | |||||||||
max 25 | 130-200 | ≥1274 | ≥1470 | ≥7 | ≥25 | ≥294 | 46,4-53,1 | |||||||||
max 30 | 400-420 | ≥880 | ≥1078 | ≥7 | ≥35 | ≥392 | 36,7-43,5 | |||||||||
max 30 | 500-560 | ≥785 | ≥930 | ≥12 | ≥40 | ≥588 | 293-331 | |||||||||
max 50 | 560-580 | ≥685 | ≥835 | ≥13 | ≥42 | ≥588 | 262-311 | |||||||||
max 80 | 580-600 | ≥540 | ≥685 | ≥15 | ≥45 | ≥588 | 223-262 | |||||||||
Заготовки. Закалка в масло с 860 °C + Отпуск при 500 °C, охлаждение в воде | ||||||||||||||||
Диск | Образец | ≥320 | ≥570 | ≥17 | ≥35 | ≥400 | ||||||||||
Пруток | ≤25 | ≥785 | ≥980 | ≥10 | ≥45 | ≥590 | ||||||||||
Пруток | 28-55 | ≥800 | ≥940 | ≥13 | ≥55 | ≥850 | ||||||||||
Кованые заготовки валов компрессорных машин и газовых турбин, термообработанные, в состоянии поставки по ТУ НЗЛ 342-89 (образцы продольные, в графе состояния поставки указана категория прочности) | ||||||||||||||||
КП II, сталь 40ХА | ≤500 | ≥343 | ≥568 | ≥17 | ≥35 | ≥441 | ||||||||||
Кованые заготовки дисков паровых турбин по ТУ 108-1028-81 (в графе состояние поставки указана категория прочности; в сечении, если регламентировано, указана рекомендуемая высота ступицы) | ||||||||||||||||
I | 314-540 | ≥559 | ≥17 | ≥40 | ≥390 | |||||||||||
II | 392-589 | ≥589 | ≥17 | ≥40 | ≥390 | |||||||||||
Кольца цельнокатаные по ОСТ 1 92049-76. Закалка в масло с 845-875 °С + Отпуск при 450-550 °С, охлаждение в воде или масле | ||||||||||||||||
Образец 25 мм | ≥745 | ≥930 | ≥7,5 | ≥36 | ≥441 | |||||||||||
Лист горяче- и холоднокатаный. В состоянии поставки | ||||||||||||||||
≤3,9 | 590-780 | ≥12 | ||||||||||||||
Трубы бесшовные горячедеформированные в состоянии поставки | ||||||||||||||||
Образец | ≥657 | ≥9 | ≤269 | |||||||||||||
Трубы бесшовные холоднодеформированные в состоянии поставки термообработанные (НВ - для стенки > 10 мм) | ||||||||||||||||
Образец | ≥618 | ≥14 | ≤217 |
Механические свойства в зависимости от сечения |
Состояние поставки | Сечение
(мм)
| t испыт.
(°C)
| t отпуска
(°C)
| sТ | s0,2
(МПа)
| sB
(МПа)
| d5
(%)
| d4 | d | d10 | y
(%)
| KCU
(кДж/м2)
| HB | HRC | HRB | HV | HSh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Поковки. Закалка в масло или воду с 840-860 °С + Отпуск при 580-650 °С, охлаждение в воде или на воздухе | ||||||||||||||||
101-200 | ≥490 | ≥655 | ≥15 | ≥45 | ≥590 | 212-248 | ||||||||||
201-300 | ≥440 | ≥635 | ≥14 | ≥40 | ≥540 | 197-235 | ||||||||||
301-500 | ≥345 | ≥590 | ≥14 | ≥38 | ≥490 | 174-217 |
Механические свойства прутка |
Состояние поставки | Сечение
(мм)
| t испыт.
(°C)
| t отпуска
(°C)
| sТ | s0,2
(МПа)
| sB
(МПа)
| d5
(%)
| d4 | d | d10 | y
(%)
| KCU
(кДж/м2)
| HB | HRC | HRB | HV | HSh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Сталь горячекатаная и горячекатаная со специальной отделкой поверхности термообработанная | ||||||||||||||||
Образец | ≤179 | |||||||||||||||
Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой поверхности | ||||||||||||||||
Нагартованная (без т/о) | ≥690 | ≥5 | ≥40 | |||||||||||||
После отжига (отпуска) | ≤207 | |||||||||||||||
После сфероидезирующего отжига | ≤207 |
Механические свойства поковок в зависимости от сечения |
Состояние поставки | Сечение
(мм)
| t испыт.
(°C)
| t отпуска
(°C)
| sТ | s0,2
(МПа)
| sB
(МПа)
| d5
(%)
| d4 | d | d10 | y
(%)
| KCU
(кДж/м2)
| HB | HRC | HRB | HV | HSh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Поковки. Закалка + Отпуск | ||||||||||||||||
КП 275 | 500-800 | ≥275 | ≥530 | ≥13 | ≥30 | ≥290 | 156-197 | |||||||||
КП 315 | 300-500 | ≥315 | ≥570 | ≥12 | ≥30 | ≥290 | 167-207 | |||||||||
КП 315 | 500-800 | ≥315 | ≥570 | ≥11 | ≥30 | ≥290 | 167-207 | |||||||||
КП 345 | 300-500 | ≥345 | ≥590 | ≥14 | ≥38 | ≥490 | 174-217 | |||||||||
КП 395 | 100-300 | ≥395 | ≥615 | ≥15 | ≥40 | ≥540 | 187-229 | |||||||||
КП 395 | 300-500 | ≥395 | ≥615 | ≥13 | ≥35 | ≥490 | 187-229 | |||||||||
КП 395 | <100 | ≥395 | ≥615 | ≥17 | ≥45 | ≥590 | 187-229 | |||||||||
КП 440 | 100-300 | ≥440 | ≥635 | ≥14 | ≥40 | ≥540 | 197-235 | |||||||||
КП 440 | <100 | ≥440 | ≥635 | ≥16 | ≥45 | ≥590 | 197-235 | |||||||||
КП 490 | 100-300 | ≥490 | ≥655 | ≥13 | ≥40 | ≥540 | 212-248 | |||||||||
КП 490 | <100 | ≥490 | ≥655 | ≥16 | ≥45 | ≥590 | 212-248 | |||||||||
Поковки. Нормализация | ||||||||||||||||
КП 245 | 500-800 | ≥245 | ≥470 | ≥15 | ≥30 | ≥340 | 143-179 | |||||||||
КП 275 | 300-500 | ≥275 | ≥530 | ≥15 | ≥32 | ≥290 | 156-197 | |||||||||
КП 315 | 100-300 | ≥315 | ≥570 | ≥14 | ≥35 | ≥340 | 167-207 | |||||||||
КП 315 | <100 | ≥315 | ≥570 | ≥17 | ≥38 | ≥390 | 167-207 | |||||||||
КП 345 | 100-300 | ≥345 | ≥590 | ≥17 | ≥40 | ≥540 | 174-217 | |||||||||
КП 345 | <100 | ≥345 | ≥590 | ≥18 | ≥45 | ≥590 | 174-217 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска |
Состояние поставки | Сечение
(мм)
| t испыт.
(°C)
| t отпуска
(°C)
| sТ | s0,2
(МПа)
| sB
(МПа)
| d5
(%)
| d4 | d | d10 | y
(%)
| KCU
(кДж/м2)
| HB | HRC | HRB | HV | HSh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Поковки. Закалка в воду с 850 °С + Отпуск | ||||||||||||||||
200 | ≥1560 | ≥1760 | ≥8 | ≥35 | ≥290 | |||||||||||
300 | ≥1390 | ≥1610 | ≥8 | ≥35 | ≥200 | |||||||||||
400 | ≥1180 | ≥1320 | ≥9 | ≥40 | ≥490 | |||||||||||
500 | ≥910 | ≥1150 | ≥11 | ≥49 | ≥690 | |||||||||||
600 | ≥720 | ≥860 | ≥14 | ≥60 | ≥1470 |
Механические свойства при повышенных температурах |
Состояние поставки | Сечение
(мм)
| t испыт.
(°C)
| t отпуска
(°C)
| sТ | s0,2
(МПа)
| sB
(МПа)
| d5
(%)
| d4 | d | d10 | y
(%)
| KCU
(кДж/м2)
| HB | HRC | HRB | HV | HSh |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с | ||||||||||||||||
700 | ≥140 | ≥175 | ≥33 | ≥78 | ||||||||||||
800 | ≥54 | ≥98 | ≥59 | ≥98 | ||||||||||||
900 | ≥41 | ≥69 | ≥65 | ≥100 | ||||||||||||
1000 | ≥24 | ≥43 | ≥68 | ≥100 | ||||||||||||
1100 | ≥11 | ≥26 | ≥68 | ≥100 | ||||||||||||
1200 | ≥11 | ≥24 | ≥70 | ≥100 | ||||||||||||
Поковки. Закалка в масло с 830 °С + Отпуск при 550 °С | ||||||||||||||||
200 | ≥700 | ≥880 | ≥15 | ≥42 | ≥1180 | |||||||||||
300 | ≥680 | ≥870 | ≥17 | ≥58 | ||||||||||||
400 | ≥610 | ≥690 | ≥18 | ≥68 | ≥980 | |||||||||||
500 | ≥430 | ≥490 | ≥21 | ≥80 | ≥780 |
Технологические свойства |
Свариваемость | Трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка. |
Склонность к отпускной хрупкости | Склонна. |
Температура ковки | Начала - 1250 °C, конца - 800 °C. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. |
Флокеночувствительность | Чувствительна. |
Температура критических точек |
Критическая точка | Температура °C |
---|---|
AC1 | 743 |
AC3 | 815 |
AR3 | 730 |
AR1 | 693 |
MN | 325 |
Ударная вязкость |
Состояние поставки температура | +20 | -40 | -70 | -25 |
---|---|---|---|---|
Закалка в масло с 850 °C + отпуск при 650 °C | ≥1600 | ≥1070 | ≥850 | ≥1480 |
Закалка в масло с 850 °C + отпуск при 580 °C | ≥910 | ≥540 | ≥820 |
Предел выносливости |
Термообработка, состояние стали | s-1
(МПа)
| t-1
(МПа)
| n | sB
(МПа)
| s0,2
(МПа)
|
---|---|---|---|---|---|
363 | 1Е+6 | 690 | |||
470 | 1Е+6 | 940 | |||
509 | 960 | 870 | |||
333 | 240 | 5Е+6 | 690 | ||
Закалка в масло с 860 °C + отпуск при 550 °C | 372 |
Прокаливаемость |
1.5 | 4.5 | 6 | 7.5 | 10.5 | 13.5 | 16.5 | 19.5 | 24 | 30 |
50.5-60.5 | 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 |
Термообработка | Количество мартенсита, % | Крит. диам. в воде | Крит. диам. в масле | Крит. твердость, HRCэ | Расст. от охлаждаемого конца, мм |
Закалка | 50 | 38-76 | 16-48 | 43-46 | |
90 | 23-58 | 6-35 | 49-53 |
Физические свойства |
Температура испытания, °С | 0 | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Модуль нормальной упругости (Е, ГПа) | 214 | 214 | 211 | 206 | 203 | 185 | 176 | 164 | 143 | 132 | ||||
Модуль упругости при сдвиге кручением (G, ГПа) | 85 | 83 | 81 | 78 | 71 | 68 | 63 | 55 | 50 | |||||
Плотность (r, кг/м3) | 7850 | 7820 | 7800 | 7800 | 7740 | 7700 | 7650 | 7630 | 7590 | 7610 | 7560 | 7510 | 7470 | 7430 |
Коэффициент теплопроводности (l, Вт/(м · °С)) | 41 | 40 | 38 | 36 | 34 | 33 | 31 | 30 | 27 | 26,7 | 28 | 28,8 | ||
Уд. электросопротивление (R, НОм · м) | 278 | 210 | 324 | 405 | 555 | 717 | 880 | 1100 | 1330 | 1100 | 1140 | 1170 | 120 | 1230 |
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | 11,8 | 12,2 | 13,2 | 13,7 | 14,1 | 14,6 | 14,6 | 14,8 | 12 | |||||
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) | 466 | 508 | 529 | 563 | 592 | 622 | 634 | 634 | 664 |
Обозначения |
Механические свойства:
|