Сталь 40ХФА - конструкционная легированная

  Назад     Далее

 

 

Назначение легированной стали 40ХФА
В улучшенном состоянии - шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, шатуны, валы экскаваторов, крепежные детали трубопроводов высокого давления при температуре до 400°С и др. После закалки и низкого отпуска - рейки, червячные валы и другие детали средних размеров, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости в сочетании с повышенной прочностью и вязкостью сердцевины. После азотирования - зубчатые колеса, силовые шпильки, пальцы, ходовые винты, шпиндели, гильзы, втулки и другие детали сложной конфигурации, к которым предъявляются требования высокой износостойкости, усталостной прочности и минимальной деформации.
После азотирования сталь коррозионно-стойкая в атмосферных условиях, в воде и водяных парах. Для уменьшения деформации при азотировании детали перед окончательным шлифованием (до азотирования) подвергаются стабилизирующему отпуску при 620-650°С.
Сталь мало склонна к росту зерна.
Коррозионная стойкость стали 40ХФА низкая.
Вид поставки (Металлопрокат)
Сортовой прокат - ГОСТ 4543-71
Поковки - ГОСТ 8479-70
Массовая доля элементов в стали 40ХФА, %, по ГОСТ 4543-71
C Si Mn S P Cr Ni Cu V
0,37-0,44 0,17-0,37 0,5-0,8 ≤0,025 ≤0,025 0,8-1,1 ≤0,3 ≤0,3 0,1-0,18
Температура критических точек, ºС
Ac1 Ac3 Ar1 Ar3
760 800 680 725
Механические свойства при комнатной температуре
ГОСТ Режим термообработки Сечение, мм σ0,2
Н/мм2
σв
Н/мм2
δ,
%
Ψ, % KCU,
Дж/см2 
КП HB
Операция t, ºC Охлаждающая
среда
не менее
4543-71 Отжиг 860-880 С печью ≥25 Не определяются - ≤241

Закалка
Отпуск

880
650

Масло
Вода или масло
≤80 735 880 10 50 88 - -
81-150 8 45 79 - -
>150 7 40 75 - -
8479-70 Закалка
Отпуск
860-880
540-620
Масло
Воздух
≤100 540 685 15 45 59 540 223-262
101-300 540 685 13 40 49 540 223-262
101-300 490 655 13 40 54 490 212-248
101-300 395 615 15 40 54 395 187-229
301-500 395 615 13 35 49 395 187-229
Предел
выносливости,
Н/мм2
Состояние стали Ударная вязкость,
KCU, Дж/см2,  при t, ºС
Термообработка
σ-1 τ-1 +20 0 -20 -40 -70 -80
480 - Закалка с 880°С в масле. Отпуск при 230°С 92 - 61 - 55 - Закалка с 850°С в масле.
Отпуск при 600°С
421 - Закалка с 880°С в масле. Отпуск при 550°С
372 265 Закалка с 880°С в масле. Отпуск при 650°С
Коррозионная стойкость
Среда  t, ºC  Скорость коррозии, мм/год
- - -
Технологические характеристики стали
Ковка Охлаждение поковок, изготовленных
Вид полуфабриката Температурный
интервал ковки, ºС
из слитков из заготовок
Размер сечения, мм Условия охлаждения Размер сечения, мм Условия охлаждения
Слиток 1220-800 ≤100
101-200
В яме с закрытой крышкой
В яме с песком
≤200
201-300
В мульде
С печью
Заготовка 1250-830 201-800 Отжиг с перекристаллизацией,
одно переохлаждение
 Свариваемость  Обрабатываемость резанием  Флокеночувствительность

Трудно свариваемая. 
Способы сварки: РД, РАД - необходимы подогрев
и последующая термообработка;
КТ - необходима последующая термообработка.

После закалки и отпуска при
≤241 HB и σв = 600 Н/мм2.
Kv=0,75 (твердый сплав)
Kv=0,65 (быстрорежущая сталь)  
Чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости
Склонна
Условные обозначения и сокращения
σв Временное сопротивление (предел прочности при разрыве); Мк   Температура начала мартенситного превращения;
σвс  Предел прочности при сжатии; G  Модуль сдвига;
σи
 Предел прочности при изгибе; v  Коэффициент Пуассона;
τпч  Предел прочности при кручении; γ  Плотность;
σт  Предел прочности физический (нижний предел текучести); C  Удельная теплоемкость;
σ0,05  Условный предел упругости с допуском на остаточную деформацию 0,05%; λ  Теплопроводность;
σ0,2  Предел текучести условный с допуском на величину пластической деформации при нагружении 0,2%; α  Коэффициент линейного расширения;
δр  Относительное равномерное удлинение; H  Напряженность магнитного поля;
δ  Относительное удлинение после разрыва; μ  Магнитная проницаемость;
ψ  Относительное сужение после разрыва; B  Магнитная индукция;
KCU  Ударная вязкость, определенная на образцах с концентратором вида U; Bs  Индукция насыщения;
KCV  Ударная вязкость, определенная на образцах с концентратором вида V; ΔB  Разброс магнитной индукции вдоль и поперек направления прокатки;
Tk  Критическая температура хрупкости; PB,v0  Удельные магнитные потери при частоте тока v0 и индукции B;
HB  Твердость по Бринеллю; Hc  Коэрцитивная сила;
d10  Диаметр отпечатка по Бринеллю при диаметре шарика 10 мм и испытательной нагрузке 2943 Н; ρ  Удельное электросопротивление;
HRA  Твердость по Роквеллу (шкала А, конусный наконечник с общей нагрузкой 588,4 Н); Kp  Красностойкость;
HRB  Твердость по Роквеллу (шкала В, сферический наконечник с общей нагрузкой 980,7 Н);  tлик  Температура полного расплавления металла;
HRC  Твердость по Роквеллу (шкала С, конусный наконечник с общей нагрузкой 1471 Н);  tсол  Температура начала плавления металла;
HV  Твердость по Виккерсу при нагрузке 294,2 Н и времени выдержки 10-15 с; d0  Начальный диаметр образца;
HSD  Твердость по Шору; l0  Длина расчетной части образца;
Тз  Заданный ресурс; V  Скорость деформирования образца;
σ tдп,Тз  Условный предел длительной прочности (величина напряжений, вызывающая разрушение при температуре t и заданном ресурсе); è
 Скорость деформации образца;
σ-1  Предел выносливости при симметричном цикле (растяжение-сжатие); a  Толщина образца при испытании листов на изгиб;
τ-1
 Предел выносливости при симметричном цикле (кручение); d  Толщина оправки при испытании листов на изгиб;
σа  Наибольшее положительное значение переменной составляющей цикла напряжений; S  Толщина стенки;
Δε  Размах упруго-пластической деформации цикла при испытании на термическую усталость; Cl'  Хлор-ион;
N  Число циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения; F'  Фтор-ион;
σ0  Начальное нормальное напряжение при релаксации; Σ  Коэффициент износостойкости при абразивном износе;
στ
 Остаточное нормальное напряжение при релаксации; Σr  Коэффициент износостойкости при гидроабразивном износе;
K1c  Коэффициент интенсивности напряжений; v  Скорость резания;
Ac1  Температура начала α—>γ превращения при нагреве (нижняя критическая точка); Kv  Коэффициент относительной обрабатываемости;
Ac3
 Температура конца α—>γ превращения при нагреве (верхняя критическая точка); T  Время;
Ar1
 Температура конца γ—>α превращения при охлаждении (нижняя критическая точка); t  Температура;
Ar3
 Температура начала γ—>α превращения при охлаждении (верхняя критическая точка); tотп  Температура отпуска;
 Температура начала мартенситного превращения; tисп  Температура испытания;
РД  Ручная дуговая сварка покрытыми электродами; РАД  Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;
МП  Механизированная сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа; АФ  Автоматическая сварка под флюсом;
ЭШ  Электрошлаковая сварка; ЭЛ  Электронолучевая сварка;
КТ  Контактная сварка; Kv  Коэффициент относительной обрабатываемости стали.
1) Для условий точения твердосплавными резцами Kv=v60/145, где v60 - скорость резания, соотвествующая 60-ти минутной стойкости резцов при точении данного материала, м/мин; 145 - значение скорости резания при 60-ти минутной стойкости резцов при точении эталонной стали марки 45.
2) Для условий точения резцами из быстрорежущей стали Kv=v60/70, где 70 - значение скорости резания при 60-ти минутной стойкости быстрорежущих резцов при точении эталонной стали марки 45.