Квадрат стальной 40Х: характеристики и применение легированного проката
Квадрат стальной 40Х представляет собой горячекатаный сортовой прокат квадратного сечения из легированной конструкционной стали марки 40Х. Основное отличие данного материала от углеродистых аналогов наличие хрома (от 0,8 до 1,1 %), который обеспечивает повышенную прокаливаемость и прочность после термической обработки. Квадрат 40Х поставляется в состоянии горячекатаном или после нормализации, с размером стороны от 8 до 200 мм. Применяется для изготовления деталей, работающих при циклических и знакопеременных нагрузках: валов, осей, шестерён, штоков, шпинделей и других элементов металлорежущих станков, прессового оборудования и гидравлических систем.
Химический состав и механические свойства
Сталь 40Х относится к группе хромистых конструкционных сталей. Содержание углерода находится в пределах от 0,36 до 0,44 %, что обеспечивает возможность закалки до высокой твёрдости. Легирование хромом повышает устойчивость аустенита при охлаждении, позволяя получать мартенситную структуру в сечениях до 50 мм. После закалки с температуры от 830 до 860 C и отпуска при температуре от 540 до 580 C предел текучести достигает от 640 до 780 МПа, а твёрдость от 28 до 35 HRC. Ударная вязкость KCU составляет не менее 59 Дж/см. Квадрат стальной 40Х не рекомендуется для эксплуатации при температурах ниже 40 C без дополнительного отпуска.
| Размер стороны, мм | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость после закалки, HRC |
|---|---|---|---|---|
| от 10 до 20 | от 980 до 1080 | от 740 до 830 | от 10 до 12 | от 32 до 38 |
| от 25 до 50 | от 930 до 1030 | от 690 до 780 | от 11 до 13 | от 30 до 35 |
| от 55 до 100 | от 880 до 980 | от 640 до 740 | от 12 до 14 | от 28 до 33 |
Технологические особенности обработки
Квадрат стальной 40Х хорошо поддаётся механической обработке резанием в отожжённом состоянии (твёрдость до 217 HB). При закалке до высокой твёрдости обработка возможна только абразивным инструментом. Свариваемость стали 40Х ограниченна перед сваркой требуется подогрев до температуры от 200 до 300 C и последующий отпуск для снятия напряжений. Рекомендуемые режимы термообработки: закалка в масле с температуры от 830 до 860 C, отпуск при температуре от 540 до 580 C для получения сорбитной структуры. Для деталей, работающих на износ, применяют закалку ТВЧ с нагревом до температуры от 880 до 920 C.
Области применения
- Изготовление валов и осей редукторов, коробок передач, насосов и компрессоров.
- Производство штоков гидроцилиндров и пневмоцилиндров, работающих при давлении от 16 до 32 МПа.
- Детали металлорежущих станков: шпиндели, ходовые винты, направляющие планки.
- Элементы пресс-форм и штампов для холодной штамповки.
- Крепёжные изделия повышенной прочности (болты, шпильки) классов прочности от 8.8 до 10.9.
Вопросы и ответы
Какие размеры квадрата 40Х наиболее востребованы?
Наибольшим спросом пользуются размеры от 12 до 50 мм они используются для изготовления валов, осей и штоков гидроцилиндров. Крупные сечения от 80 до 200 мм применяются для тяжёлых деталей прессов и прокатных станов.
Можно ли заменить сталь 40Х на 45 при изготовлении валов?
Замена возможна только при отсутствии требований к прокаливаемости. Сталь 45 не содержит хрома, поэтому её прокаливаемость ниже максимальная твёрдость достигается в сечениях до 20 мм, тогда как 40Х прокаливается до 50 мм.
Какой отпуск рекомендуется для квадрата 40Х после закалки?
Для получения оптимального сочетания прочности и вязкости применяют высокий отпуск при температуре от 540 до 580 C. Низкий отпуск при температуре от 150 до 200 C используют для деталей, работающих на износ, но при этом снижается ударная вязкость.
Требуется ли дополнительная обработка квадрата 40Х перед использованием?
В состоянии поставки (горячекатаном) квадрат 40Х имеет окалину и повышенную твёрдость. Для большинства ответственных деталей требуется механическая обработка (обточка, фрезерование) и последующая термообработка закалка с отпуском.