Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 40ГР

Сталь конструкционная легированная 40ГР: описание, свойства, применение

Сталь 40ГР – это конструкционная легированная сталь, обладающая высокой прочностью, износостойкостью и упругостью. Она широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и износа.

Общее описание:

Сталь 40ГР относится к группе хромомарганцевых сталей, легированных бором. Наличие хрома повышает прокаливаемость, прочность и твердость, а марганец способствует повышению прочности и износостойкости. Бор, введенный в небольших количествах, значительно улучшает прокаливаемость стали, что позволяет получать высокую твердость и прочность после закалки и отпуска.

Химический состав стали 40ГР (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.37 - 0.45
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.80 - 1.10
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Бор (B)	0.002 - 0.007
Мышьяк (As)	до 0.08

Расшифровка обозначения:

• 40 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0.40% C).
• Г – указывает на наличие марганца в составе стали.
• Р – указывает на наличие бора в составе стали.

Механические свойства стали 40ГР (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 40ГР зависят от режима термической обработки. Приведем примерные значения для различных состояний:

Свойство	Единица измерения	Значение (закалка + отпуск)
Предел прочности (временное сопротивление), σв	МПа	830 - 1030
Предел текучести, σт	МПа	630 - 830
Относительное удлинение, δ5	%	12 - 18
Относительное сужение, ψ	%	40 - 50
Ударная вязкость, KCU	Дж/см2	50 - 80
Твердость по Бринеллю, HB		241 - 302

Расшифровка обозначений механических свойств:

• σ_в (Предел прочности) – максимальное напряжение, которое материал может выдержать до начала разрушения.
• σ_т (Предел текучести) – напряжение, при котором материал начинает деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ₅ (Относительное удлинение) – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ (Относительное сужение) – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва по отношению к его первоначальной площади. Также характеризует пластичность материала.
• KCU (Ударная вязкость) – способность материала сопротивляться разрушению под воздействием ударных нагрузок. Определяется энергией, необходимой для разрушения образца с надрезом.
• HB (Твердость по Бринеллю) – мера сопротивления материала вдавливанию индентора (шарика) под определенной нагрузкой.

Физические свойства стали 40ГР:

Свойство	Единица измерения	Значение
Плотность, ρ	кг/м3	7850
Модуль упругости, E	ГПа	200 - 210
Коэффициент линейного теплового расширения, α	1/°C	11.7 x 10-6
Теплопроводность, λ	Вт/(м·°C)	46
Удельная теплоемкость, C	Дж/(кг·°C)	480
Электрическое сопротивление, ρ	Ом·мм2/м	0.22

Расшифровка обозначений физических свойств:

• ρ (Плотность) – масса вещества в единице объема.
• E (Модуль упругости) – мера сопротивления материала упругой деформации (обратимой деформации при снятии нагрузки).
• α (Коэффициент линейного теплового расширения) – относительное изменение длины материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• λ (Теплопроводность) – способность материала проводить тепло.
• C (Удельная теплоемкость) – количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 градус Цельсия.
• ρ (Электрическое сопротивление) – способность материала препятствовать прохождению электрического тока.

Области применения стали 40ГР:

Сталь 40ГР благодаря своим высоким механическим свойствам и износостойкости широко применяется в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение: Изготовление тяжелонагруженных деталей машин и механизмов, таких как валы, шестерни, оси, коленчатые валы, кулачки, пальцы, плунжеры, крепежные элементы.
• Автомобилестроение: Производство деталей двигателей, трансмиссий, подвесок, рулевого управления, подвергающихся высоким нагрузкам и износу. Например, детали рулевых механизмов, шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), детали подвески.
• Транспортное машиностроение: Изготовление деталей железнодорожного транспорта, таких как оси вагонов, детали тележек, элементы тормозной системы.
• Сельскохозяйственное машиностроение: Производство деталей сельскохозяйственной техники, таких как валы, шестерни, диски, плуги, культиваторы, работающие в условиях высоких нагрузок и абразивного износа.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового инструмента, деталей насосов, компрессоров, запорной арматуры, работающих в условиях высоких давлений и агрессивных сред.
• Энергетика: Производство деталей турбин, генераторов, насосов, работающих в условиях высоких температур и нагрузок.
• Горнодобывающая промышленность: Изготовление деталей горно-шахтного оборудования, таких как валы, шестерни, ковши экскаваторов, дробилки, конвейеры, работающих в условиях абразивного износа и ударных нагрузок.
• Производство подшипников: Для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях высоких нагрузок и скоростей.
• Изготовление инструмента: Для производства режущего инструмента, штампов, пресс-форм.

Виды металлопроката из стали 40ГР:

Сталь 40ГР поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления различных деталей методом механической обработки.
• Квадрат: Применяется для изготовления деталей квадратной формы, а также для заготовок под дальнейшую обработку.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, а также для сварных конструкций.
• Лист: Применяется для изготовления корпусных деталей, обшивок, а также для сварных конструкций.
• Труба: Используется для изготовления трубопроводов, а также для деталей цилиндрической формы.
• Поковки: Используются для изготовления крупных и сложных деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Сортовой прокат: Балки, швеллеры, уголки. Применяется для строительства металлоконструкций, где требуется высокая прочность и надежность.

ГОСТы, ссылающиеся на сталь 40ГР или металлопрокат из этой стали:

• ГОСТ 4543-2016 Сталь конструкционная легированная. Марки. (Основной ГОСТ, определяющий химический состав и механические свойства стали 40ГР).
• ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката из стали 40ГР).
• ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент квадратного проката из стали 40ГР).
• ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Определяет сортамент полосового проката из стали 40ГР).
• ГОСТ 1577-93 Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали. Общие технические условия. (Определяет общие технические условия на толстолистовой и широкополосный прокат из конструкционной качественной стали, в том числе из стали 40ГР).
• ГОСТ 7417-75 Круги стальные калиброванные. Сортамент. (Определяет сортамент калиброванных кругов из стали 40ГР).
• ГОСТ 8560-78 Шестигранники стальные калиброванные. Сортамент.
• ГОСТ 1051-73 Прокат калиброванный. Общие технические условия.
• ГОСТ 14959-2016 Прокат стальной качественный легированный и углеродистый для пружин и рессор. Общие технические условия. (Включает требования к стали 40ГР при использовании ее для изготовления пружин и рессор).
• ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент. (Может применяться для труб из стали 40ГР, если они соответствуют требованиям ГОСТ 4543).
• ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент. (Может применяться для труб из стали 40ГР, если они соответствуют требованиям ГОСТ 4543).
• ОСТ 3-1686-90 Изделия крепежные. Общие технические условия. (Применяется к крепежным изделиям из стали 40ГР).

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 40ГР:

В различных цехах металлургических и машиностроительных предприятий сталь 40ГР используется на различных этапах производства:

• Заготовительный цех:
  • Резка проката (круг, квадрат, полоса, лист) на заготовки необходимых размеров.
  • Рубка заготовок на прессах.
  • Гибка заготовок на листогибочных машинах.
  • Плазменная и лазерная резка листового проката.
• Кузнечный цех:
  • Ковка заготовок на молотах и прессах для придания им требуемой формы.
  • Штамповка деталей на кривошипных прессах.
  • Термическая обработка поковок для улучшения их механических свойств.
• Механический цех:
  • Токарная обработка заготовок на токарных станках для получения деталей вращения (валы, оси, шестерни).
  • Фрезерная обработка заготовок на фрезерных станках для получения деталей сложной формы.
  • Сверление отверстий на сверлильных станках.
  • Шлифовка деталей на шлифовальных станках для достижения высокой точности и чистоты поверхности.
  • Нарезание резьбы на резьбонарезных станках.
• Термический цех:
  • Закалка деталей для повышения их твердости и прочности.
  • Отпуск деталей для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности.
  • Нормализация для улучшения структуры стали.
  • Отжиг для снятия напряжений и повышения обрабатываемости.
  • Цементация для повышения твердости поверхности.
  • Азотирование для повышения износостойкости и коррозионной стойкости поверхности.
• Сварочный цех:
  • Сварка деталей из стали 40ГР для создания сварных конструкций.
  • Контроль качества сварных соединений (рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль).
• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента (резцы, сверла, фрезы) из стали 40ГР.
  • Изготовление штампов и пресс-форм из стали 40ГР.
• Ремонтный цех:
  • Восстановление изношенных деталей из стали 40ГР.
  • Изготовление запасных частей из стали 40ГР.

 

Сталь 40ГР – это надежный и востребованный материал, обладающий оптимальным сочетанием прочности, износостойкости и обрабатываемости. Ее широкое применение в различных отраслях промышленности обусловлено ее уникальными свойствами, позволяющими изготавливать детали, работающие в сложных условиях эксплуатации. Правильный выбор режима термической обработки позволяет максимально реализовать потенциал стали 40ГР и обеспечить долговечность и надежность изготавливаемых из нее изделий.