Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 40ХСН2МА

Сталь конструкционная легированная 40ХСН2МА: описание, свойства, применение

Сталь 40ХСН2МА – высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости, износостойкости и устойчивости к высоким температурам. Благодаря своим выдающимся свойствам, она находит широкое применение в различных отраслях промышленности, где требуется надежность и долговечность в условиях экстремальных нагрузок и температур.

Химический состав

Химический состав стали 40ХСН2МА регламентируется ГОСТ 4543-2016 и представлен в таблице ниже:

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.36 - 0.44
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.4 - 0.7
Никель (Ni)	1.25 - 1.75
Хром (Cr)	1.25 - 1.65
Медь (Cu)	≤ 0.3
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Молибден (Mo)	0.2 - 0.3
Ванадий (V)	≤ 0.15
Вольфрам (W)	≤ 0.2

Расшифровка обозначений:

• 40 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента, то есть около 0.40%.
• Х – хром, основной легирующий элемент.
• С – кремний, улучшает прокаливаемость и упругие свойства.
• Н – никель, повышает прочность, вязкость и коррозионную стойкость.
• 2 – приблизительное содержание никеля (около 2%).
• М – молибден, увеличивает прокаливаемость, жаропрочность и сопротивление ползучести.
• А – сталь высококачественная, с пониженным содержанием вредных примесей серы и фосфора.

Механические свойства

Механические свойства стали 40ХСН2МА зависят от режима термической обработки. Приведем типичные значения для различных состояний:

• Нормализация + отпуск:
  • Предел прочности (σ_в): 980 - 1180 МПа
  • Предел текучести (σ_т): 780 - 980 МПа
  • Относительное удлинение (δ₅): 12-15 %
  • Относительное сужение (ψ): 50-60 %
  • Ударная вязкость (KCU): 50-80 Дж/см²
• Закалка + высокий отпуск:
  • Предел прочности (σ_в): 880 - 1080 МПа
  • Предел текучести (σ_т): 680 - 880 МПа
  • Относительное удлинение (δ₅): 15-18 %
  • Относительное сужение (ψ): 60-70 %
  • Ударная вязкость (KCU): 70-90 Дж/см²

Физические свойства

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости: 2.1 x 10⁵ МПа
• Коэффициент линейного расширения (20-100°C): 11.7 x 10^-6 / °C
• Теплопроводность: 44 Вт/(м·°C)
• Удельная теплоемкость: 480 Дж/(кг·°C)
• Электрическое сопротивление: 0.24 x 10^-6 Ом·м

Свариваемость

Сталь 40ХСН2МА относится к ограниченно свариваемым сталям. Для получения качественного сварного соединения требуется предварительный подогрев до 200-300°C и последующая термообработка (отпуск). Рекомендуется использовать электроды с низким содержанием водорода.

Область применения

Сталь 40ХСН2МА широко используется в машиностроении, авиационной промышленности, энергетике и других отраслях, где требуются детали, работающие при высоких нагрузках, температурах и скоростях. Основные области применения:

• Производство ответственных деталей:
  • Валы
  • Шестерни
  • Шатуны
  • Коленчатые валы
  • Болты, гайки, шпильки
  • Оси
  • Диски
  • Муфты
• Авиационная промышленность:
  • Детали двигателей
  • Детали шасси
  • Крепежные элементы
• Энергетика:
  • Роторы турбин
  • Детали паровых котлов
  • Крепежные элементы трубопроводов
• Автомобилестроение:
  • Детали трансмиссии
  • Детали подвески
  • Детали рулевого управления
• Нефтегазовая промышленность:
  • Детали бурового оборудования
  • Детали трубопроводной арматуры
• Производство инструмента:
  • Кузнечные штампы
  • Пресс-формы

Виды металлопроката

Сталь 40ХСН2МА поставляется в различных видах металлопроката:

• Сортовой прокат:
  • Круг (ГОСТ 2590-2006)
  • Квадрат (ГОСТ 2591-2006)
  • Шестигранник (ГОСТ 2879-2006)
  • Полоса (ГОСТ 103-2006)
• Листовой прокат:
  • Лист горячекатаный (ГОСТ 1577-93)
  • Лист холоднокатаный (ГОСТ 19904-90)
• Трубы:
  • Бесшовные трубы (ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74)
• Поковки:
  • Поковки (ГОСТ 8479-70)

ГОСТы, регламентирующие сталь 40ХСН2МА и металлопрокат из нее

• ГОСТ 4543-2016: Сталь конструкционная легированная. Марки. (Определяет химический состав и общие требования к стали)
• ГОСТ 1577-93: Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 103-2006: Полоса стальная горячекатаная. Сортамент.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 2879-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.
• ГОСТ 8731-74: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования.
• ГОСТ 8733-74: Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Технические требования.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и высоколегированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 19904-90: Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 40ХСН2МА

Сталь 40ХСН2МА широко используется в различных цехах машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий. Вот некоторые из основных операций:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление валов, осей, втулок, фланцев и других деталей вращения. Сталь 40ХСН2МА хорошо обрабатывается резанием, особенно после отжига или нормализации.
  • Фрезерная обработка: Изготовление корпусных деталей, шестерен, зубчатых колес и других деталей сложной формы.
  • Сверление: Создание отверстий для крепежа и других целей.
  • Шлифование: Достижение высокой точности размеров и шероховатости поверхности.
  • Зубонарезание: Изготовление зубчатых колес и шестерен на зубофрезерных и зубодолбежных станках.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали путем нагрева до определенной температуры и быстрого охлаждения.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений после закалки и придание стали требуемой вязкости и пластичности. Для стали 40ХСН2МА часто применяется высокий отпуск для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и повышение ее однородности.
  • Отжиг: Снятие внутренних напряжений и улучшение обрабатываемости.
  • Цементация: Насыщение поверхности стали углеродом для повышения твердости и износостойкости. Применяется для деталей, работающих в условиях трения и износа.
  • Азотирование: Насыщение поверхности стали азотом для повышения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Формирование заготовок деталей из нагретой стали с помощью ударов или давления.
  • Штамповка: Изготовление деталей сложной формы в штампах.
  • Гибка: Изменение формы заготовок под углом.
  • Волочение: Получение проволоки и прутков заданного диаметра.
• Сварочное производство:
  • Сварка: Соединение деталей из стали 40ХСН2МА с использованием различных методов сварки (ручная дуговая, автоматическая под флюсом, полуавтоматическая в среде защитных газов). Требуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
• Литейное производство (реже):
  • Литье: Получение деталей путем заливки расплавленной стали в формы.

Примеры использования в цехах:

• Токарный цех: Изготовление валов для редукторов, осей для колес, деталей гидроцилиндров.
• Фрезерный цех: Изготовление корпусов редукторов, зубчатых колес, штампов.
• Термический цех: Проведение закалки и отпуска валов, шестерен, штампов для придания им необходимых механических свойств.
• Кузнечный цех: Изготовление поковок коленчатых валов, шатунов, заготовок для зубчатых колес.
• Сварочный цех: Сварка рам станков, металлоконструкций, корпусов оборудования.

Таким образом, сталь 40ХСН2МА является универсальным материалом, который широко используется в различных цехах машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий для изготовления широкого спектра деталей и конструкций, требующих высокой прочности, вязкости, износостойкости и надежности.