Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Легированные сплавы получили самое широкое распространение по причине высоких эксплуатационных характеристик. Сталь 40ХН2МА и сталь 40ХНМА относятся к группе конструкционных металлов со средней концентрацией легирующих элементов. Расшифровка, которая проводится в соответствии с ГОСТ 19281-2014, позволяет определить количество основных химических элементов, а описание – область применения и другие качества.

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Характеристика и химический состав материалов

Добавление в состав определенных веществ позволяет существенно изменить основные свойства металла. Рассматриваемые стали 40ХН2МА и 40ХНМА имеют следующий химический состав:

  1. В качестве основного элемента принял углерод, так как даже незначительно изменение его концентрации может привести к повышению или снижению прочности, пластичности и других качеств. Сталь 40ХН2МА и 40ХНМА характеризуются повышенной концентрацией углерода, показатель находится в диапазоне от 0,37% до 0,44%.
  2. Легирование проводится хромом и молибденом. Концентрация первого вещества составляет 0,6-0,9%. Сталь 40ХН2МА, характеристики которой определяют устойчивость к воздействию жара, имеет 0,15-0,25% молибдена. Сталь 40ХНМА, характеристики которой практически идентичны, имеет молибдена менее 0,1%.
  3. В состав также вхожи кремний (0,17-0,37%), марганец (0,5-0,8%) и некоторые другие вещества в небольшом составе.

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Физические свойства стали 40

Как ранее было отмечено, во многом механические свойства определяются количество углерода. Слишком большая концентрация этого элемента приводит к повышению твердости и прочности, но снижает степень свариваемости.

Если нужно провести сварку подобных металлов, то заготовка предварительно подогревается, работа проводится только при применении технологии РНД. Образующуюся деталь подвергают термической обработке, так как полученные швы хрупкие и не устойчивые к вибрационным нагрузкам. Твердость без проведения термической обработки составляет 269 МПа. Может проводится ковка и закалка, отпуск. Добавление молибдена определяет устойчивость к высокой температуре, поэтому нагрев на момент термической обработки проводится до 1000 градусов Цельсия и выше.

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Аналоги стали 40ХН2МА

Применение в производстве

Сталь 40ХНМА и Ст 40ХН2МА в большинстве случае используются для получения цельнокатаных колец, клапанов или коленчатых валов, болтов и других крепежных материалов. Получаемые изделия могут эксплуатироваться при температуре до 500 градусов Цельсия. На производство может поступать в виде следующих заготовок:

  1. Калиброванного прутка.
  2. Сортового проката.
  3. Поковок.
  4. Валка.

Как правило, применяется сталь 40ХН2МА и 40ХНМА для получения деталей, которые эксплуатируются в тяжелых условиях. Примером назовем элементы ДВС, на которые оказывается воздействие повышенной температуры, давление и постоянная или переменная нагрузка. Закалка и отпуск существенно повышают устойчивость поверхности к истиранию и деформации. Сплав применяется также при изготовлении основных элементов различных других ответственных механизмов, к примеру, редуктора.

Читать также:  Сверление отверстий в закаленной стали

Термообработка

Проводимая термообработка стали 40ХН2МА существенно расширяет ее область применения.

Чаще всего заготовки или конечные изделия подвергают:

  1. Закалке – процесс перестроения кристаллический решетки и насыщения поверхностного слоя углеродом, увеличения плотности структуры металла под воздействием высокой температуры и быстром охлаждении. В большинстве случаев металл закаливается для повышения твердости поверхностного слоя. Ответственные изделия охлаждаются в масле, которое обеспечивает равномерное снижение температуры. При использовании воды может образоваться окалина и придется выполнять финишную обработку.
  2. Отпуск – процесс, который способен снизить внутренние напряжения, возникающие после закалки. Как правило, закалка приводит к повышению хрупкости. Температуры отпуска значительно ниже, нагревается изделие постепенно, охлаждение может проходить в различных средах. Валы и другие ответственные детали после закалки всегда подвергаются отпуску, так как возникающая нагрузка может привести к появлению структурных трещин и снижению прочности.
  3. Может проводится для уплотнения структуры ковка. При сечении менее 80 мм заготовку дополнительно подвергают отжигу и двум переохлаждениям, а также отпуску. За счет этого получается поверхность с большим показателем износостойкости.

Для обработки рассматриваемого сплава требуется специальное оборудование. Зачастую применяются электродуговые печи, которые характеризуются компактными размерами и высоким КПД. Подобная сталь 40ХН2МА и 40ХНМА не склонна к отпускной хрупкости, поэтому получаемые детали могут прослужить в течение длительного периода даже в тяжелых эксплуатационных условиях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Твердость для полос прокаливаемости , HRC

Количество мартенсита, %

Критическая твердость, HRC э

Критический диаметр в воде

Критический диаметр в масле

σ 455 1/10000=686 МПа, σ 455 1/1000=137 МПа, σ 590 1/10000=13 МПа, σ 590 1/1000=29 МПа.

Физические свойства стали 40ХН2МА

T (Град)

E 10 – 5 (МПа)

a 10 6 (1/Град)

l (Вт/(м·град))

r ( кг /м 3 )

C (Дж/(кг·град))

R 10 9 (Ом·м)

20

100

200

300

400

500

600

700

800

Краткие обозначения:

– временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа

å

– относительная осадка при появлении первой трещины, %

– предел упругости, МПа

– предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа

– предел текучести условный, МПа

– предел прочности при изгибе, МПа

δ5,δ4,δ10

– относительное удлинение после разрыва, %

σ -1

– предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения , МПа

Читать также:  Как заменить патрон на шуруповерте макита

σсж 0 ,05 и σсж

– предел текучести при сжатии, МПа

– предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения , МПа

ν

n

– количество циклов нагружения

– предел кратковременной прочности, МПа

R и ρ

– удельное электросопротивление , Ом· м

ψ

E

– модуль упругости нормальный, ГПа

KCU и KCV

– ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2

T

– температура, при которой получены свойства, Град

– предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа

l и ë

– коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)

HB

– твердость по Бринеллю

C

– удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o – T ) , [Дж/(кг·град)]

HV

– твердость по Виккерсу

pn и r

– плотность кг /м 3

HRC э

– твердость по Роквеллу , шкала С

а

– коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o – T ), 1 /°С

HRB

– твердость по Роквеллу , шкала В

σ t Т

– предел длительной прочности, МПа

HSD

– твердость по Шору

G

– модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

Сталь 40ХН2МА – среднеуглеродистая легированная доэвтектоидная сталь.

Нагрев закаленных сталей до температур, не превышающих А1, называют отпуском. Комплексную термическую обработку состоящую из полной закалки( сталь нагревают до температуры выше А3) и высокого отпуска

(500-680 °С) конструкционных сталей называют улучшением. Улучшение этой стали в отличие от нормализации обеспечивает повышенный предел текучести в сочетании с хорошей пластичностью и вязкостью, высоким сопротивлением развитию трещин. Кроме того, снижается порог хладноломкости.

Для данной стали оптимальным режимом термической обработки является закалка при 850С. Закаливание производят в воду, с последующим отпуском при 620С в масле.

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваАс3 (820 о С)

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваАс1 (730 о С)

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойствавода

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойства620 о С

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойстваМн

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойстваСталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Ф+П М Сотп Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

Рис. 1. Режим термообработки стали 40ХН2МА

Структурные изменения

Комплексную термическую обработку состоящую из полной закалки и высокого отпуска конструкционных сталей называют улучшением.

Сталь 40ХН2МА относится к сталям перлитного класса. Для нее характерны два критических температурных перехода: Ас1 = 730˚С и Ас3 = 820˚С. Доэвтектоидная сталь, как правило, подвергают полной закалке, при этом оптимальной температурой нагрева является температура Ас3 + ( 30-50˚С ). Такая температура обеспечивает получение при нагреве мелкозернистого аустенита и соответственно после охлаждения – мелкозернистого мартенсита. Зерна аустенита образуются на границе фаз феррита и цементита. При этом помимо растворения цементита в аустените происходит еще и аллотропное модифицирование раствора железа α в раствор железа γ. Поскольку процесс растворения цементита происходит медленнее, нежели образование аустенитных кристаллов, то по достижению закалочных температур необходима некоторая выдержка.

Читать также:  Как правильно заточить циркулярную пилу

При дальнейшем охлаждении в воде, благодаря очень высокой скорости охлаждения (превышающей Vкр) происходит образование структуры мелкозернистого мартенсита. Это не что иное, как пересыщенный твердый раствор углерода в железе α.

Поскольку мартенсит представляет собой очень твердую структуру, то как правило на поверхности закаленной детали образуются очень сильные остаточные напряжения. Это может привести к образованию трещин, сколов и прочих хрупких разрушений. Во избежании этого после закалки проводят процедуру отпуска. Именно после закалки и отпуска при 450-650˚С. Исходная структура–мартенсит закалки, температура отпуска

tотп = 450–650°C. При повышении температуры активизируется диффузия. Диффузия углерода при такой температуре достаточна для превращения мартенсита в перлитную структуру, но не достаточна для перемещения углерода на большие расстояния. В итоге образуется смесь феррита и цементита.

Сталь 40хн2ма характеристики механические свойства

3 этапа отпуска:

1) Из мартенсита выделяется часть углерода в виде метастабильного ε-карбида. Первое превращение идет с очень маленькой скоростью и без нагрева.

2) Продолжается распад мартенсита, распадается остаточный аустенит и начинается карбидное превращение. Распад мартенсита распространяется на весь объем. Начинается превращение ε-карбида в цементит.

3) Завершаются распад мартенсита и карбидное превращение. Мартенсит переходит в феррит. Далее при дальнейшем нагреве ферритно-карбидная смесь меняет форму, размер карбидов и структуру феррита. Диффузия происходит интенсивнее, чем в случае среднетемпературного отпуска, атомы углерода смещаются на большее расстояние, увеличиваются размеры кристаллов феррита и цементита. Такая структура называется сорбит отпуска.

Продолжительность выдержки при отпуске устанавливают таким расчетом, чтобы обеспечить стабильность свойств стали. Продолжительность среднего и высокого отпуска обычно составляет 1-2 часа для деталей небольшого сечения.

Основные сведения о стали.

стали: 40ХГТ, 40ХГР, 30Х3МФ, 45ХН2МФА.

Сотовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Валки ОСТ 24.013.04.-83, ОСТ 24.013.20-85.

Коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни, кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали. Валки для холодной прокатки металлов.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector