Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная легированная 40ХН2МА

Сталь конструкционная легированная 40ХН2МА: описание, свойства, применение

Сталь 40ХН2МА – это высококачественная конструкционная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, вязкости и усталостной прочности. Эти свойства делают ее незаменимой в ответственных деталях, работающих в условиях высоких нагрузок, знакопеременных напряжений и умеренных температур.

Особенности и Преимущества:

• Высокая прочность: Обеспечивает способность выдерживать значительные статические и динамические нагрузки.
• Повышенная вязкость: Гарантирует устойчивость к хрупкому разрушению, особенно при низких температурах.
• Усталостная прочность: Позволяет деталям выдерживать длительные циклические нагрузки без образования трещин.
• Прокаливаемость: Обеспечивает возможность получения высокой твердости и прочности в глубоких слоях материала после термической обработки.
• Износостойкость: Повышенная устойчивость к износу при трении, что увеличивает срок службы деталей.
• Коррозионная стойкость: (Относительно) Легирующие элементы повышают сопротивление коррозии в сравнении с углеродистыми сталями, однако требуется дополнительная защита в агрессивных средах.
• Свариваемость: Ограниченно свариваемая. Рекомендуется предварительный подогрев и последующая термообработка для снятия напряжений.

Расшифровка обозначения стали 40ХН2МА:

• 40: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,40%).
• Х: Обозначает наличие хрома (Cr) в качестве легирующего элемента.
• Н: Обозначает наличие никеля (Ni) в качестве легирующего элемента.
• 2: Указывает на примерное содержание никеля (около 2%).
• М: Обозначает наличие молибдена (Mo) в качестве легирующего элемента.
• А: Указывает на повышенную чистоту стали по содержанию серы и фосфора (высококачественная сталь).

Химический состав стали 40ХН2МА (ГОСТ 4543-2016):

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.36 - 0.44
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.50 - 0.80
Никель (Ni)	1.40 - 1.80
Хром (Cr)	0.60 - 0.90
Медь (Cu)	≤ 0.30
Молибден (Mo)	0.15 - 0.30
Сера (S)	≤ 0.025
Фосфор (P)	≤ 0.025
Ванадий (V)	≤ 0.15

Механические свойства стали 40ХН2МА (ГОСТ 4543-2016):

Механические свойства стали 40ХН2МА зависят от режима термической обработки. Приводятся значения для различных состояний поставки:

1. После нормализации и отпуска:
   • Предел текучести (σт), МПа: ≥ 635
   • Предел прочности (σв), МПа: ≥ 835
   • Относительное удлинение (δ5), %: ≥ 16
   • Относительное сужение (ψ), %: ≥ 50
   • Ударная вязкость (KCU), Дж/см²: ≥ 78
2. После закалки и высокого отпуска (улучшение):
   • Предел текучести (σт), МПа: ≥ 780 - 980 (в зависимости от сечения)
   • Предел прочности (σв), МПа: ≥ 980 - 1180 (в зависимости от сечения)
   • Относительное удлинение (δ5), %: ≥ 12 - 14 (в зависимости от сечения)
   • Относительное сужение (ψ), %: ≥ 40 - 50 (в зависимости от сечения)
   • Ударная вязкость (KCU), Дж/см²: ≥ 39 - 59 (в зависимости от сечения)
3. Поковка после закалки и отпуска:
   • Предел текучести (σт), МПа: ≥ 686
   • Предел прочности (σв), МПа: ≥ 882
   • Относительное удлинение (δ5), %: ≥ 18
   • Относительное сужение (ψ), %: ≥ 55
   • Ударная вязкость (KCU), Дж/см²: ≥ 98

Важно: Значения механических свойств могут варьироваться в зависимости от конкретного размера заготовки, режима термообработки и других факторов.

Физические свойства стали 40ХН2МА:

Свойство	Значение
Плотность, кг/м³	7850
Модуль упругости, ГПа	206
Коэффициент линейного расширения, 1/°C	11.9 x 10⁻⁶ (20-100°C)
Теплопроводность, Вт/(м·°C)	30-40
Удельная теплоемкость, Дж/(кг·°C)	462
Электрическое сопротивление, мкОм·м	0.24 - 0.29 (при 20°C)
Критическая температура точек, °C	Ac1 = 727, Ac3 = 770, Ms = 310

Формы поставки металлопроката из стали 40ХН2МА:

Сталь 40ХН2МА поставляется в широком ассортименте металлопроката:

• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, шестигранник (ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78)
• Листовой прокат: Листы (тонкие и толстые), рулоны (ГОСТ 19903-2015, ГОСТ 19904-90)
• Поковки и штамповки: (ГОСТ 8479-70, ОСТ 92-0965-77)
• Трубы: (Производятся реже, но могут быть изготовлены под заказ)
• Калиброванный прокат: Круг, квадрат, шестигранник (ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 8559-75)
• Фасонный прокат: Уголок, швеллер, двутавр (ГОСТ 8240-97, ГОСТ 535-2005)

Области применения стали 40ХН2МА:

Благодаря своим превосходным механическим свойствам, сталь 40ХН2МА находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Авиационная промышленность:
  • Производство высоконагруженных деталей авиационных двигателей (валы, шестерни, диски).
  • Детали шасси самолетов.
  • Элементы управления.
• Автомобилестроение:
  • Изготовление коленчатых валов, шатунов, распределительных валов двигателей.
  • Шестерни коробок передач и редукторов.
  • Детали рулевого управления и подвески.
• Энергетическое машиностроение:
  • Производство роторов и дисков турбин.
  • Валы генераторов.
  • Крепежные детали, работающие при высоких температурах.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Производство бурового оборудования (буровые трубы, замки, долота).
  • Детали насосов и компрессоров.
  • Элементы трубопроводной арматуры.
• Судостроение:
  • Производство валов, шестерен, деталей двигателей.
  • Элементы рулевого управления.
• Тяжелое машиностроение:
  • Производство крупных валов, шестерен, осей.
  • Детали прокатных станов.
  • Элементы горнодобывающего оборудования.
• Общее машиностроение:
  • Изготовление различных деталей, подверженных высоким нагрузкам и знакопеременным напряжениям.
  • Крепежные элементы (болты, гайки, шпильки) повышенной прочности.
  • Инструмент (штампы, матрицы, пуансоны).
• Военная промышленность:
  • Производство ответственных деталей военной техники (валы, шестерни, корпуса).
  • Компоненты артиллерийских систем.

Применение в цехах:

Сталь 40ХН2МА используется на различных этапах производства в цехах:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление валов, осей, фланцев.
  • Фрезерная обработка: Производство шестерен, корпусных деталей, сложных профилей.
  • Шлифовальная обработка: Финишная обработка деталей для достижения высокой точности размеров и шероховатости поверхности.
  • Сверление и расточка: Создание отверстий различных диаметров и глубин.
  • Зубонарезные работы: Нарезание зубьев шестерен и зубчатых колес.
  • Долбежные работы: Формирование пазов и канавок.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений после закалки и регулирование механических свойств (прочности и вязкости).
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и снятие внутренних напряжений после горячей обработки давлением.
  • Улучшение: Комплексная термическая обработка, включающая закалку и высокий отпуск, для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
  • Цементация и азотирование: (Применяются реже) Насыщение поверхности углеродом или азотом для повышения твердости и износостойкости.
• Сварочное производство:
  • Сварка деталей из стали 40ХН2МА (требует предварительного подогрева и последующей термообработки). Используется для создания сварных конструкций.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка и штамповка: Изготовление поковок и штамповок различных форм и размеров.
• Инструментальное производство:
  • Изготовление штампов, пресс-форм, матриц и другого инструмента.

ГОСТы, регламентирующие сталь 40ХН2МА и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 4543-2016: Сталь легированная конструкционная. Марки. (Основной стандарт, определяющий химический состав и общие требования к стали 40ХН2МА).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия.
• 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 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 8559-75: Сталь калиброванная квадратная. Сортамент.
• ГОСТ 8560-78: Сталь калиброванная шестигранная. Сортамент.
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.
• ГОСТ 19904-90: Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
• ГОСТ 535-2005: Прокат сортовой и фасонный из углеродистой стали обыкновенного качества. Общие технические условия. (Может применяться для фасонного проката из стали 40ХН2МА).
• ГОСТ 8240-97: Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент. (Может применяться для фасонного проката из стали 40ХН2МА).
• ОСТ 92-0965-77: Заготовки кованые и штампованные из сталей и сплавов. Общие технические условия.

Рекомендации по термической обработке:

Выбор режима термической обработки стали 40ХН2МА зависит от требуемых механических свойств детали и условий ее эксплуатации.

• Закалка: Производится нагревом до температуры 850-880°C с последующим охлаждением в масле или воде.
• Отпуск: Высокий отпуск проводится при температуре 500-650°C для достижения оптимального сочетания прочности и вязкости.
• Нормализация: Нагрев до температуры 860-890°C с последующим охлаждением на воздухе.

Свариваемость:

Сталь 40ХН2МА относится к ограниченно свариваемым сталям. Для получения качественного сварного соединения необходимо соблюдать следующие рекомендации:

• Предварительный подогрев до температуры 200-300°C.
• Использование электродов или присадочной проволоки, предназначенных для сварки легированных сталей.
• Медленное охлаждение после сварки.
• Термическая обработка (отпуск) для снятия сварочных напряжений.

 

Сталь 40ХН2МА – это надежный и проверенный временем материал, обладающий превосходными механическими свойствами и широким спектром применения. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологии сварки позволяют получить детали, способные выдерживать высокие нагрузки и обеспечивать надежную работу оборудования в различных отраслях промышленности. Данный текст дает исчерпывающее представление о стали 40ХН2МА и может быть использован для наполнения соответствующей страницы сайта.