Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 40Г2

Сталь конструкционная легированная 40Г2: описание, свойства, применение

Сталь 40Г2 – это конструкционная легированная сталь, широко используемая в машиностроении и других отраслях промышленности благодаря своим высоким прочностным характеристикам, износостойкости и хорошей свариваемости. Буква "Г" в маркировке указывает на содержание марганца (Mn) в стали, а цифра "2" – приблизительное процентное содержание марганца. "40" – указывает на содержание углерода в сотых долях процента.

Химический состав стали 40Г2

Химический состав стали 40Г2 определяет ее свойства и возможности применения. Соответствие химическому составу регламентируется ГОСТ 4543-2016 (Прокат из легированной конструкционной стали. Общие технические условия).

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.37 - 0.45
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	1.40 - 1.70
Никель (Ni)	до 0.30
Хром (Cr)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.035
Фосфор (P)	до 0.035
Мышьяк (As)	до 0.08

Расшифровка обозначений:

• C – Углерод: Влияет на прочность и твердость стали. Чем выше содержание углерода, тем выше прочность и твердость, но снижается пластичность и свариваемость.
• Si – Кремний: Повышает прочность и упругость стали, улучшает ее жидкотекучесть при литье.
• Mn – Марганец: Раскисляет сталь, повышает прочность, твердость и износостойкость. Улучшает прокаливаемость.
• Ni – Никель: Повышает прочность, коррозионную стойкость и улучшает свариваемость.
• Cr – Хром: Повышает прочность, твердость, износостойкость и коррозионную стойкость. Улучшает прокаливаемость.
• Cu – Медь: Повышает коррозионную стойкость.
• S – Сера: Вредная примесь, ухудшает механические свойства, особенно пластичность и ударную вязкость.
• P – Фосфор: Вредная примесь, повышает хрупкость стали, особенно при низких температурах.
• As – Мышьяк: Вредная примесь, ухудшает свариваемость и пластичность.

Механические свойства стали 40Г2

Механические свойства стали 40Г2 зависят от термообработки и размеров проката. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и могут варьироваться.

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	600 - 750 (в зависимости от термообработки)
Предел текучести, σт, МПа	345 - 450 (в зависимости от термообработки)
Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	19 - 23 (в зависимости от термообработки)
Относительное сужение, ψ, %	40 - 45 (в зависимости от термообработки)
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	40 - 80 (в зависимости от термообработки)
Твердость по Бринеллю, HB	179 - 229 (в зависимости от термообработки)

Расшифровка обозначений:

• σ_в – Предел прочности (временное сопротивление): Наибольшее напряжение, которое выдерживает материал до разрушения.
• σ_т – Предел текучести: Напряжение, при котором материал начинает деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ₅ – Относительное удлинение при разрыве: Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ – Относительное сужение: Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU – Ударная вязкость: Способность материала сопротивляться хрупкому разрушению при ударных нагрузках.
• HB – Твердость по Бринеллю: Мера сопротивления материала вдавливанию твердого тела.

Физические свойства стали 40Г2

Физические свойства стали 40Г2:

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7850
Модуль упругости первого рода, E, ГПа	200 - 210
Коэффициент линейного расширения, α, 1/°C	11.7 x 10-6 (при 20-100°C)
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	43 - 45
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	480 - 500
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0.2 - 0.25

Расшифровка обозначений:

• ρ – Плотность: Масса вещества в единице объема.
• E – Модуль упругости первого рода (модуль Юнга): Мера жесткости материала, характеризующая его сопротивление упругой деформации при растяжении или сжатии.
• α – Коэффициент линейного расширения: Относительное изменение длины материала при изменении температуры на 1 градус.
• λ – Теплопроводность: Способность материала проводить тепло.
• c – Удельная теплоемкость: Количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг вещества на 1 градус.
• ρ – Электрическое сопротивление: Сопротивление материала прохождению электрического тока.

Свариваемость стали 40Г2

Сталь 40Г2 обладает ограниченной свариваемостью. Для получения качественного сварного соединения требуется предварительный подогрев, использование специальных сварочных материалов и последующая термообработка (отпуск). Сварка может осуществляться ручной дуговой сваркой (РДС), автоматической и полуавтоматической сваркой под флюсом (АФ и ПАФ), а также газовой сваркой. Рекомендуется консультация со специалистом по сварке для выбора оптимального режима и технологии сварки.

Область применения стали 40Г2

Сталь 40Г2 широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок, износа и знакопеременных нагрузок:

• Машиностроение:
  • Шестерни, валы, оси, зубчатые колеса.
  • Кулачковые валы, распределительные валы.
  • Болты, гайки, шпильки, крепежные элементы.
  • Детали, подвергающиеся трению (втулки, пальцы).
  • Детали коробок передач и редукторов.
• Автомобилестроение:
  • Детали подвески (рычаги, тяги).
  • Детали рулевого управления.
  • Элементы трансмиссии.
• Транспортное машиностроение:
  • Детали вагонов и локомотивов.
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Детали почвообрабатывающих машин.
  • Компоненты двигателей.
• Строительство:
  • Крупные болты и крепежные элементы для мостов и металлоконструкций (после соответствующей термообработки).
• Производство инструмента:
  • Ключи, оправки, штампы (после соответствующей термообработки).

Виды металлопроката из стали 40Г2

Сталь 40Г2 поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Сортовой прокат:
  • Круг (пруток круглого сечения).
  • Квадрат (пруток квадратного сечения).
  • Полоса (прямоугольное сечение).
  • Шестигранник.
• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный.
  • Лист холоднокатаный.
• Трубы:
  • Бесшовные трубы.
• Поковки и штамповки:
  • Заготовки для деталей сложной формы.

ГОСТы, регламентирующие сталь 40Г2 и металлопрокат из нее

На сталь 40Г2 и металлопрокат из нее распространяются следующие основные ГОСТы:

• ГОСТ 4543-2016 (Прокат из легированной конструкционной стали. Общие технические условия): Основной ГОСТ, определяющий химический состав, механические свойства, требования к качеству поверхности и другие параметры стали 40Г2 и проката из нее.
• ГОСТ 2590-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент): Определяет размеры и сортамент круглого проката.
• ГОСТ 2591-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент): Определяет размеры и сортамент квадратного проката.
• ГОСТ 103-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент): Определяет размеры и сортамент полосового проката.
• ГОСТ 19281-2014 (Прокат повышенной прочности. Общие технические условия): Распространяется на прокат из стали 40Г2 повышенной прочности (при соответствующей термообработке).
• ГОСТ 14959-2016 (Прокат круглый со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали. Технические условия): Регламентирует требования к круглому прокату с улучшенной поверхностью, изготовленному из легированных сталей, включая 40Г2. Этот стандарт охватывает прокат, подвергаемый дополнительной обработке поверхности для повышения ее качества, точности и чистоты.
• ГОСТ 7417-75 (Сталь калиброванная круглая. Сортамент): Определяет размеры и сортамент калиброванного круглого проката.
• ГОСТ 8560-78 (Шестигранники стальные горячекатаные. Сортамент): Определяет сортамент шестигранников.

В зависимости от конкретного вида металлопроката и области применения могут применяться и другие ГОСТы и технические условия.

Операции в цехах, использующие сталь 40Г2

Сталь 40Г2 используется в различных операциях в металлургических и машиностроительных цехах:

• Металлургическое производство:
  • Разливка стали: Сталь выплавляется в печах (электродуговых, мартеновских) и разливается в слитки или заготовки.
  • Прокатное производство: Слитки и заготовки подвергаются горячей прокатке для получения сортового, листового и трубного проката.
  • Термическая обработка: Прокат подвергается различным видам термообработки (закалка, отпуск, нормализация) для улучшения его механических свойств.
• Механическая обработка:
  • Резка: Резка проката на заготовки нужного размера (ленточнопильные станки, гильотины, плазменная резка).
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни) на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы с использованием фрезерных станков.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
  • Шлифование: Достижение высокой точности и гладкости поверхности деталей.
  • Зубонарезание: Изготовление зубчатых колес и шестерен.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 40Г2 с использованием различных методов сварки (РДС, АФ, ПАФ). Требуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка и штамповка: Изготовление поковок и штамповок на молотах и прессах.

Применение стали 40Г2 требует соблюдения технологических режимов и правил техники безопасности, особенно при сварке и термообработке. Правильный выбор режима обработки и инструмента позволяет получить детали с необходимыми свойствами и качеством поверхности.