Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 40ХГТР

Сталь конструкционная легированная 40ХГТР: описание, свойства, применение

Сталь 40ХГТР относится к группе конструкционных легированных сталей, обладающих повышенной прочностью, износостойкостью и хорошей вязкостью. Эти свойства достигаются благодаря тщательно сбалансированному химическому составу и специальной термообработке. Широкое применение сталь 40ХГТР нашла в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности, где требуются детали, способные выдерживать высокие нагрузки и интенсивный износ.

Расшифровка обозначения марки стали 40ХГТР:

• 40: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. примерно 0,40% углерода.
• Х: Обозначает наличие в составе хрома.
• Г: Обозначает наличие в составе марганца.
• Т: Обозначает наличие в составе титана.
• Р: Обозначает наличие в составе бора.

Свойства стали 40ХГТР:

• Высокая прочность: Сталь 40ХГТР обладает высоким пределом прочности и пределом текучести, что позволяет изготавливать из нее детали, работающие при значительных статических и динамических нагрузках.
• Износостойкость: Легирующие элементы, такие как хром и титан, повышают твердость поверхности и сопротивление износу, что особенно важно для деталей, подверженных трению и абразивному воздействию.
• Ударная вязкость: Марганец и бор способствуют повышению ударной вязкости, что позволяет деталям из стали 40ХГТР выдерживать ударные нагрузки и предотвращает хрупкое разрушение.
• Прокаливаемость: Легирующие элементы обеспечивают хорошую прокаливаемость стали, что позволяет получать равномерные механические свойства по сечению деталей после термообработки.
• Свариваемость: Свариваемость стали 40ХГТР ограничена и требует предварительного подогрева и последующей термообработки для снятия напряжений.
• Обрабатываемость резанием: Сталь 40ХГТР хорошо обрабатывается резанием в отожженном состоянии, однако после термообработки ее обрабатываемость ухудшается.
• Коррозионная стойкость: Сталь 40ХГТР не является коррозионностойкой и требует защиты от коррозии, например, нанесения защитных покрытий.

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

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.37 - 0.45
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.70 - 1.00
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Титан (Ti)	0.08 - 0.15
Бор (B)	0.002 - 0.007
Сера (S)	до 0.025
Фосфор (P)	до 0.025
Мышьяк (As)	до 0.08

Механические свойства стали 40ХГТР (ГОСТ 4543-71):

Механические свойства стали 40ХГТР зависят от режима термообработки. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий.

• Состояние поставки: Нормализация + отпуск.
• Предел прочности (σв), МПа: 980 - 1180
• Предел текучести (σт), МПа: 835 - 930
• Относительное удлинение (δ5), %: 12 - 15
• Относительное сужение (ψ), %: 45 - 50
• Ударная вязкость (KCU), Дж/см²: 59 - 78

Физические свойства стали 40ХГТР:

• Плотность (ρ), кг/м³: 7850
• Модуль упругости (E), ГПа: 205
• Коэффициент линейного расширения (α), 1/°С (20-100°С): 11.7 x 10⁻⁶
• Теплопроводность (λ), Вт/(м·°С): 43
• Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°С): 480
• Электрическое сопротивление (ρ), Ом·мм²/м: 0.24

Сферы применения стали 40ХГТР:

Благодаря своим высоким механическим свойствам, сталь 40ХГТР широко используется для изготовления:

• Ответственных деталей машин и механизмов: Шестерни, валы, оси, шатуны, кулачки, крепежные детали (болты, гайки, шпильки), работающие при высоких нагрузках и износе.
• Деталей автомобилей и тракторов: Коленчатые валы, распределительные валы, детали трансмиссии, рулевого управления и подвески.
• Инструмента: Штампы, пуансоны, матрицы для холодной штамповки.
• Деталей горнодобывающего оборудования: Зубья ковшей экскаваторов, детали дробилок и мельниц.
• Авиационной техники: Отдельные детали и узлы (после проведения дополнительных испытаний и подтверждения соответствия требованиям авиационной промышленности).
• Элементов бурового оборудования: Замковые соединения бурильных труб и другие компоненты, испытывающие значительные нагрузки.

Виды металлопроката из стали 40ХГТР:

Сталь 40ХГТР поставляется в виде различных видов металлопроката:

• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, шестигранник. Применяется для изготовления деталей путем механической обработки.
• Листовой прокат: Листы используются для изготовления штампованных деталей и сварных конструкций.
• Трубный прокат: Трубы применяются в качестве конструкционных элементов и для транспортировки жидкостей и газов.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы с минимальным количеством отходов.

ГОСТы, регламентирующие сталь 40ХГТР и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-71: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Основной ГОСТ, определяющий химический состав, механические свойства и другие характеристики стали 40ХГТР)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката)
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент квадратного проката)
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Определяет сортамент полосового проката)
• ГОСТ 2879-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент. (Определяет сортамент шестигранного проката)
• ГОСТ 19281-2014: Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. (Может применяться к прокату из стали 40ХГТР с повышенными требованиями к прочности)
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной и инструментальной стали. Общие технические условия. (Распространяется на поковки из стали 40ХГТР)
• ГОСТ 14959-2016: Прокат сортовой, калиброванный со специальной отделкой поверхности из конструкционной качественной легированной и специальной стали. Общие технические условия. (Может применяться к калиброванному прокату из стали 40ХГТР)
• Различные отраслевые стандарты (ОСТ) и технические условия (ТУ): В зависимости от конкретного применения стали 40ХГТР могут применяться дополнительные нормативные документы, определяющие требования к качеству и свойствам продукции.

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

Сталь 40ХГТР применяется на различных этапах производства в машиностроительных и металлургических цехах:

• Заготовительный цех:
  • Резка: Прокат (круги, квадраты, полосы, листы) режется на заготовки нужной длины с использованием ленточнопильных станков, гильотинных ножниц, абразивных кругов или плазменной резки.
  • Правка: Устранение кривизны и деформаций проката на правильных станках.
• Кузнечный цех (или участок):
  • Нагрев: Заготовки нагреваются до ковочной температуры в печах.
  • Ковка/Штамповка: Изготовление поковок и штамповок на молотах, прессах. Придание заготовке требуемой формы и размеров.
  • Охлаждение: Контролируемое охлаждение поковок для предотвращения образования трещин и внутренних напряжений.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Обработка на токарных станках для придания детали цилиндрической формы, нарезания резьбы, снятия фасок и т.д.
  • Фрезерная обработка: Обработка на фрезерных станках для получения плоских поверхностей, пазов, канавок и сложных контуров.
  • Сверление: Создание отверстий различного диаметра.
  • Растачивание: Увеличение диаметра существующих отверстий с высокой точностью.
  • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и гладкости.
  • Зубонарезание: Изготовление зубчатых колес и других деталей с зубьями на зуборезных станках.
• Термический цех:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле или на воздухе) для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Отжиг: Медленное нагревание и охлаждение стали для снятия внутренних напряжений и повышения обрабатываемости.
• Сварочный цех (или участок):
  • Сварка: Соединение деталей из стали 40ХГТР с использованием различных методов сварки (например, ручной дуговой сварки, полуавтоматической сварки в среде защитных газов). Требуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений.
• Контроль качества:
  • Измерение твердости: Определение твердости стали после термообработки.
  • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для оценки качества термообработки и соответствия требованиям.
  • Ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов (трещин, пор) в металле.
  • Магнитопорошковый контроль: Обнаружение поверхностных трещин и дефектов.
  • Измерение геометрических размеров: Контроль соответствия размеров детали чертежам.
• Цех покрытий (или участок):
  • Нанесение защитных покрытий: Для защиты от коррозии на стальные детали наносят различные покрытия (например, цинкование, хромирование, покраску).

Применение стали 40ХГТР в каждом конкретном цехе зависит от технологического процесса изготовления конкретной детали или изделия. Важно учитывать особенности стали 40ХГТР при выборе режимов обработки и сварки, а также при проведении термообработки. Соблюдение технологических режимов обеспечивает получение деталей с требуемыми механическими свойствами и долговечностью.