Круг 40ХН 310 мм ТУ14-1-2118, 4543-16, 3ГП~

Круг стальной 40ХН, диаметр 310 мм, ТУ 14-1-2118-2003, ГОСТ 4543-71, группа прочности 3ГП

Основные технические характеристики

Круг стальной марки 40ХН диаметром 310 мм — это высококачественный прокат из легированной конструкционной стали, предназначенный для применения в ответственных узлах и деталях, эксплуатируемых в условиях повышенных механических нагрузок, динамических воздействий и переменных температур. Изделие изготавливается по техническим условиям ТУ 14-1-2118-2003 и соответствует требованиям ГОСТ 4543-71. Продукт поставляется в состоянии поставки 3ГП — горячекатаное, без термической обработки, с гарантированными показателями прочности и пластичности.

Данный тип проката широко используется в машиностроении, энергетике, авиационной и оборонной промышленности, где к материалам предъявляются повышенные требования по надежности, износостойкости и долговечности.

Химический состав стали 40ХН (по ГОСТ 4543-71)

Марка стали 40ХН относится к группе хромоникелевых легированных сталей. Её химический состав строго регламентирован и обеспечивает высокие механические свойства после термической обработки. Содержание легирующих элементов в стали 40ХН варьируется в следующих пределах:

• Углерод ©: 0,36–0,44 %
• Кремний (Si): 0,17–0,37 %
• Марганец (Mn): 0,50–0,80 %
• Хром (Cr): 0,60–0,90 %
• Никель (Ni): 1,00–1,40 %
• Сера (S): не более 0,035 %
• Фосфор (P): не более 0,035 %
• Медь (Cu): не более 0,30 %
• Мышьяк (As): не более 0,08 %
• Остаточные элементы (Al, Ti, V, Nb и др.): в допустимых пределах, не превышающих нормы ГОСТ

Расшифровка маркировки:

• 40 — среднее содержание углерода — около 0,40 %
• Х — наличие хрома
• Н — наличие никеля

Легирование хромом и никелем способствует повышению прокаливаемости, прочности, ударной вязкости и сопротивления усталостным нагрузкам. Никель, в частности, улучшает структуру стали, снижает хрупкость при низких температурах и повышает коррозионную стойкость.

Механические свойства (в состоянии поставки 3ГП)

Показатели механических свойств определяются по результатам испытаний на растяжение, ударную вязкость и твёрдость. Для круга диаметром 310 мм, изготовленного по ТУ 14-1-2118 и ГОСТ 4543, механические характеристики соответствуют следующим значениям:

• Временное сопротивление разрыву (?в): не менее 785 МПа
• Предел текучести (?т): не менее 588 МПа
• Относительное удлинение (?5): не менее 12 %
• Относительное сужение (?): не менее 45 %
• Ударная вязкость (KCU при +20?°C): не менее 59 Дж/см?
• Твёрдость по Бринеллю (HB): 229–277 единиц

Данные показатели гарантируют высокую прочность и пластичность материала, что позволяет использовать его в узлах, подверженных ударным и циклическим нагрузкам. После термической обработки (улучшения — закалка + высокий отпуск) механические свойства могут быть дополнительно повышены до уровня: ?в — до 980 МПа, ?т — до 785 МПа, что делает сталь пригодной для изготовления валов, шестерён, шпинделей, осей и других ответственных деталей.

Физические свойства стали 40ХН

Физические характеристики стали играют важную роль при проектировании и расчётах конструкций, особенно при работе в условиях переменных температур и тепловых воздействий.

• Плотность: 7,85 г/см?
• Модуль упругости (Е): 2,1?10? МПа
• Модуль сдвига (G): 8,1?10? МПа
• Коэффициент Пуассона (?): 0,29
• Температура плавления: ~1450–1500?°C
• Теплопроводность (при 100?°C): 42,5 Вт/(м·К)
• Удельная теплоёмкость (при 20?°C): 477 Дж/(кг·К)
• Коэффициент линейного расширения (20–100?°C): 11,5?10?? 1/К

Высокая плотность и модуль упругости обеспечивают жёсткость деталей, а относительно низкий коэффициент теплового расширения делает сталь устойчивой к температурным деформациям.

Технологические свойства

Сталь 40ХН обладает хорошими технологическими характеристиками, что позволяет эффективно использовать её на всех этапах обработки:

• Свариваемость: ограниченно свариваемая. Рекомендуется предварительный подогрев до 250–300?°C и последующая термообработка после сварки для снятия остаточных напряжений. Применяются методы дуговой сварки, аргонодуговой (TIG), электронно-лучевой и лазерной сварки.
• Обрабатываемость резанием: в нормализованном или улучшенном состоянии — удовлетворительная. После термообработки твёрдость может достигать 28–32 HRC, что требует применения твёрдосплавных или керамических инструментов.
• Обработка давлением: хорошо поддаётся ковке, штамповке и прокатке в интервале температур 1200–800?°C.
• Шлифуемость: хорошая, особенно после термообработки.
• Коррозионная стойкость: средняя. В агрессивных средах требуется защитное покрытие (цинкование, хромирование, окрашивание).
• Обезуглероживание: склонна к поверхностному обезуглероживанию при нагреве в окислительной среде, поэтому рекомендуется нагрев в защитной атмосфере или под слоем шлака.

Вес и расчётные данные

• Диаметр круга: 310 мм
• Площадь поперечного сечения:
  ??(d/2)2=3,1416?(155)2?75476,5 мм? = 75,48 см?
• Плотность стали: 7,85 г/см?
• Масса 1 погонного метра:
  $m=75,48?7,85?592,5$ кг/м

Таким образом, масса одного погонного метра круга диаметром 310 мм составляет приблизительно 592,5 килограмма.

• Количество погонных метров в одной тонне:
  $1000/592,5?1,69$ м

Следовательно, в одной тонне содержится около 1,69 погонных метра данного проката. Это важно учитывать при расчёте объёмов поставки и транспортировки.

Область применения

Круг из стали 40ХН диаметром 310 мм находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря сочетанию высокой прочности, вязкости и технологичности:

1. Машиностроение — изготовление валов, шпинделей, шестерён, осей, коленчатых валов, кулачков, штоков и других деталей, работающих под высокими нагрузками.
2. Энергетика — производство роторов турбин, валов генераторов, элементов паровых и газовых турбин.
3. Авиационная промышленность — детали шасси, оси подшипников, элементы трансмиссии.
4. Судостроение — валы гребных винтов, оси рулевых механизмов.
5. Оборонная промышленность — изготовление деталей бронетехники, артиллерийских систем, опорных узлов.
6. Нефтегазовое оборудование — валы насосов, штанги, шпиндели буровых установок.
7. Железнодорожное машиностроение — оси колёсных пар, элементы ходовых частей.
8. Горнодобывающая промышленность — валы дробилок, прессов, конвейерных систем.
9. Тяжёлое машиностроение — валы прокатных станов, шестерни редукторов.
10. Промышленное строительство — элементы несущих конструкций, работающих в условиях динамических нагрузок.

Благодаря высокой прокаливаемости и равномерной структуре по сечению, сталь 40ХН особенно востребована для изделий большого диаметра, таких как 310 мм, где важно обеспечить однородность свойств по всему объёму.

Рекомендации по термической обработке

Для достижения оптимальных механических свойств рекомендуется проведение термической обработки:

• Закалка: нагрев до 840–860?°C с выдержкой, охлаждение в масле.
• Отпуск: при температуре 500–600?°C, выдержка 1–2 часа, охлаждение на воздухе.

После улучшения сталь приобретает мелкозернистую структуру сорбита, что обеспечивает высокую прочность при сохранении вязкости. Твёрдость после улучшения — 240–280 HB.

Контроль качества

Каждая партия круга проходит входной контроль по следующим параметрам:

• Внешний вид (отсутствие трещин, закатов, плен, расслоений)
• Геометрические размеры (диаметр, овальность, кривизна)
• Механические испытания (на растяжение, ударную вязкость)
• Химический анализ (спектральный контроль)
• Макро- и микроструктура (отсутствие флокенов, равномерность структуры)
• Ультразвуковой контроль (по требованию заказчика)

Продукция сопровождается сертификатом качества, в котором указаны химический состав, механические свойства и результаты испытаний.

Данный товар можно приобрести в компании ООО Металлотрейд — надёжном поставщике металлопродукции с соблюдением всех нормативных требований. Мы гарантируем высокое качество, точность геометрии и своевременную доставку.
Позвоните нам по телефону +7(863)220-90-10 или +7(495)792-05-58, чтобы уточнить наличие, оформить заказ или получить консультацию специалиста.