Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 40Х2Н2МА

Сталь конструкционная легированная 40Х2Н2МА: описание, свойства, применение

Сталь 40Х2Н2МА – это высококачественная конструкционная легированная сталь, широко используемая в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, знакопеременных напряжений и повышенных температур. Уникальное сочетание легирующих элементов обеспечивает стали 40Х2Н2МА превосходные механические свойства, высокую прочность, вязкость и износостойкость.

Расшифровка обозначения марки стали 40Х2Н2МА:

Обозначение марки стали содержит информацию о ее химическом составе, где каждая буква и цифра несет определенный смысл:

• 40 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,40% C).
• Х2 – указывает на содержание хрома около 2% (1,35-1,75% Cr). Буква "Х" обозначает хром. Цифра "2" приблизительное содержание элемента в процентах. Если цифра отсутствует - содержание менее 1,5%
• Н2 – указывает на содержание никеля около 2% (1,4-1,8% Ni). Буква "Н" обозначает никель. Цифра "2" приблизительное содержание элемента в процентах. Если цифра отсутствует - содержание менее 1,5%
• М – указывает на наличие молибдена (0,2-0,3% Mo). Буква "М" обозначает молибден. Если цифра отсутствует - содержание менее 1,5%
• А – указывает на то, что сталь является высококачественной. Эта буква ставится в конце обозначения и говорит о повышенных требованиях к качеству выплавки и чистоте стали.

Химический состав стали 40Х2Н2МА (ГОСТ 4543-71):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0,36 - 0,44
Кремний (Si)	0,17 - 0,37
Марганец (Mn)	0,5 - 0,8
Никель (Ni)	1,4 - 1,8
Хром (Cr)	1,35 - 1,75
Молибден (Mo)	0,2 - 0,3
Ванадий (V)	до 0,15
Медь (Cu)	до 0,3
Сера (S)	до 0,025
Фосфор (P)	до 0,025

Свойства стали 40Х2Н2МА:

Сталь 40Х2Н2МА обладает выдающимся комплексом механических и физических свойств, которые делают ее незаменимой в различных областях применения.

Механические свойства стали 40Х2Н2МА (в зависимости от термообработки и размеров заготовки):

Свойство	Значение
Предел прочности (временное сопротивление), σв, МПа	880 - 1200 (в зависимости от режима термообработки)
Предел текучести, σт, МПа	690 - 1000 (в зависимости от режима термообработки)
Относительное удлинение при разрыве, δ5, %	12 - 18 (в зависимости от режима термообработки)
Относительное сужение, ψ, %	45 - 60 (в зависимости от режима термообработки)
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2	40 - 80 (в зависимости от режима термообработки)
Твердость по Бринеллю, HB	269 - 341 (в зависимости от режима термообработки)

Важно: Механические свойства стали 40Х2Н2МА сильно зависят от режима термической обработки (закалка, отпуск) и размеров заготовки. Приведенные значения являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий.

Физические свойства стали 40Х2Н2МА:

Свойство	Значение
Плотность, ρ, кг/м3	7850
Модуль упругости, E, ГПа	206
Коэффициент линейного теплового расширения, α, 10-6/°C	11,7 (в диапазоне 20-100°C)
Теплопроводность, λ, Вт/(м·°C)	34
Удельная теплоемкость, c, Дж/(кг·°C)	462
Электрическое сопротивление, ρ, мкОм·м	0,25

Технологические свойства стали 40Х2Н2МА:

• Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Требует предварительного подогрева и последующей термообработки. Рекомендуется использовать специализированные методы сварки, такие как аргонодуговая сварка (TIG) или сварка под флюсом (SAW).
• Обрабатываемость резанием: Хорошая. Сталь 40Х2Н2МА хорошо поддается токарной обработке, фрезерованию, сверлению и другим видам механической обработки.
• Ковка: Хорошая. Ковка стали 40Х2Н2МА осуществляется в температурном диапазоне 1200-800°C.
• Термическая обработка: Сталь 40Х2Н2МА хорошо поддается термической обработке, что позволяет изменять ее механические свойства в широком диапазоне. Основные виды термообработки:
  • Закалка: Нагрев до температуры 850-880°C, охлаждение в масле или воде.
  • Отпуск: Нагрев до температуры 200-650°C, выдержка и охлаждение на воздухе. Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых механических свойств.
  • Нормализация: Нагрев до температуры 860-890°C, охлаждение на воздухе. Применяется для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры стали.

Области применения стали 40Х2Н2МА:

Благодаря своим превосходным механическим свойствам и высокой прочности, сталь 40Х2Н2МА широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок, знакопеременных напряжений и повышенных температур. Основные области применения:

• Авиационная промышленность: Изготовление деталей авиационных двигателей, шасси, крепежных элементов.
• Автомобильная промышленность: Производство коленчатых валов, шатунов, шестерен, валов коробок передач и других деталей, подвергающихся высоким нагрузкам.
• Нефтегазовая промышленность: Изготовление бурового оборудования, деталей насосов, компрессоров и трубопроводной арматуры.
• Энергетическое машиностроение: Производство роторов турбин, валов генераторов и других деталей энергетического оборудования.
• Тяжелое машиностроение: Изготовление крупных шестерен, валов, осей и других деталей для горнодобывающего оборудования, металлургических машин и прессов.
• Судостроение: Производство валов, шестерен, деталей двигателей и других механизмов судов.
• Производство подшипников: Изготовление колец и тел качения подшипников, работающих в условиях высоких нагрузок и скоростей.
• Военная промышленность: Производство деталей вооружения, бронетехники и других военных изделий.

Виды металлопроката из стали 40Х2Н2МА:

Сталь 40Х2Н2МА поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для изготовления деталей различной формы и размеров. Основные виды металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шестерен и других деталей вращения.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей прямоугольной формы, например, рычагов, планок и крепежных элементов.
• Полоса: Используется для изготовления деталей плоской формы, например, рессор, пружин и ножей.
• Лист: Используется для изготовления корпусных деталей, обшивки и других конструкций.
• Трубы: Используются для транспортировки жидкостей и газов, а также для изготовления конструкционных элементов.
• Поковки: Используются для изготовления деталей сложной формы, которые требуют высокой прочности и износостойкости.
• Сортовой прокат: Шестигранники, уголки, швеллеры, двутавры и другие профили используются для изготовления различных конструкций и элементов.

ГОСТы, регламентирующие сталь 40Х2Н2МА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71 "Сталь легированная конструкционная. Марки". Данный ГОСТ определяет химический состав и основные требования к стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент". Регламентирует сортамент круглого проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент". Регламентирует сортамент квадратного проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент". Регламентирует сортамент полосового проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент". Регламентирует сортамент калиброванного круглого проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 8560-78 "Сталь калиброванная шестигранная. Сортамент". Регламентирует сортамент калиброванного шестигранного проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 1051-73 "Сталь калиброванная квадратная. Сортамент". Регламентирует сортамент калиброванного квадратного проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент". Регламентирует сортамент кованого круглого и квадратного проката из стали 40Х2Н2МА.
• ГОСТ 8479-70 "Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия". Устанавливает общие технические условия на поковки из стали 40Х2Н2МА.
• Другие ГОСТы: В зависимости от конкретного вида металлопроката и области применения, могут применяться и другие ГОСТы, регламентирующие требования к размерам, допускам, качеству поверхности и другим параметрам.

Операции в цехах с использованием стали 40Х2Н2МА:

Сталь 40Х2Н2МА используется на различных этапах производства, начиная от заготовки и заканчивая готовой деталью. Вот некоторые примеры операций, выполняемых в различных цехах:

• Металлургическое производство:
  • Выплавка стали: Сталь 40Х2Н2МА выплавляется в электропечах или конвертерах с соблюдением строгих требований к химическому составу и чистоте.
  • Разливка стали: Жидкая сталь разливается в слитки или заготовки для дальнейшей переработки.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Заготовки из стали 40Х2Н2МА подвергаются ковке для придания им необходимой формы и размеров. Ковка может осуществляться ручным или машинным способом.
  • Штамповка: Используется для массового производства деталей сложной формы.
  • Термическая обработка (нормализация, отжиг): Проводится для снятия внутренних напряжений, улучшения структуры и подготовки к дальнейшей обработке.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Используется для придания деталям цилиндрической формы.
  • Фрезерная обработка: Используется для создания плоских и фасонных поверхностей.
  • Сверление: Используется для создания отверстий различного диаметра.
  • Шлифование: Используется для достижения высокой точности размеров и гладкости поверхности.
  • Нарезание резьбы: Используется для создания резьбовых соединений.
• Термическое производство:
  • Закалка: Для повышения твердости и прочности деталей.
  • Отпуск: Для снижения хрупкости и повышения вязкости закаленных деталей.
  • Цементация: Для насыщения поверхностного слоя углеродом, что повышает износостойкость.
  • Азотирование: Для насыщения поверхностного слоя азотом, что повышает твердость и коррозионную стойкость.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Сталь 40Х2Н2МА может быть сварена с использованием различных методов, таких как аргонодуговая сварка (TIG), сварка под флюсом (SAW) и ручная дуговая сварка (SMAW). Сварка требует предварительного подогрева и последующей термообработки.
• Контроль качества:
  • Визуальный контроль: Проверка деталей на наличие дефектов поверхности.
  • Измерение размеров: Контроль соответствия размеров деталей чертежам.
  • Механические испытания: Определение механических свойств стали, таких как предел прочности, предел текучести, ударная вязкость и твердость.
  • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для выявления дефектов и определения качества термической обработки.
  • Неразрушающий контроль: Использование ультразвука, рентгеновских лучей и других методов для выявления внутренних дефектов без повреждения детали.

 

Сталь 40Х2Н2МА – это универсальная конструкционная легированная сталь с широким спектром применения. Благодаря своим превосходным механическим свойствам, высокой прочности и вязкости, она является незаменимым материалом для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и знакопеременных напряжений. Правильный выбор режима термической обработки и технологии обработки позволяет максимально использовать потенциал стали 40Х2Н2МА и обеспечить надежность и долговечность изготавливаемых изделий.