Круг 40ХН 40 мм ГОСТ 2590,4543-71

Круг стальной 40ХН ?40 мм, ГОСТ 2590-2007, ГОСТ 4543-71

Марка стали: 40ХН
Тип проката: Круг
Диаметр: 40 мм
Стандарт изготовления: ГОСТ 2590-2007 (сортамент), ГОСТ 4543-71 (технические условия на легированную конструкционную сталь)
Класс стали: Легированная конструкционная сталь повышенной прочности
Назначение: Используется для изготовления ответственных деталей, работающих под высокими нагрузками, в условиях динамических и ударных воздействий

Химический состав (по ГОСТ 4543-71), %

Сталь марки 40ХН относится к хромоникелевым легированным сталям. Её химический состав строго регламентирован и обеспечивает высокую прочность, твёрдость и вязкость после термической обработки. Ниже приведены предельные значения содержания легирующих и примесных элементов:

• Углерод ©: 0,36–0,44 % — обеспечивает высокую твёрдость и прочность после закалки и отпуска.
• Кремний (Si): 0,17–0,37 % — повышает прочность и сопротивление коррозии, улучшает раскисление стали.
• Марганец (Mn): 0,50–0,80 % — способствует улучшению прокаливаемости и повышает твёрдость.
• Хром (Cr): 0,60–0,90 % — один из ключевых легирующих элементов, повышает прочность, твёрдость, износостойкость и устойчивость к окислению.
• Никель (Ni): 1,00–1,40 % — значительно увеличивает вязкость, ударную прочность и сопротивление усталости. Улучшает прокаливаемость.
• Сера (S): не более 0,035 % — примесь, снижающая пластичность и вязкость, особенно при повышенных температурах.
• Фосфор (P): не более 0,035 % — также вредная примесь, повышающая хрупкость, особенно при низких температурах.
• Медь (Cu): не более 0,30 % — не нормируется строго, но присутствует как остаточный элемент.
• Остаточные элементы (As, Sn, Sb и др.): контролируются в рамках требований к чистоте стали.

Сочетание хрома и никеля делает сталь 40ХН особенно ценной для производства деталей, работающих в тяжёлых условиях: валы, шестерни, шпиндели, коленчатые валы, оси и другие элементы машин и механизмов.

Механические свойства (после термической обработки)

Механические характеристики стали 40ХН определяются после термической обработки — закалки в масле и последующего высокого отпуска при температуре 500–600?°C. Ниже приведены усреднённые значения, соответствующие требованиям ГОСТ 4543-71:

• Временное сопротивление разрыву (?в): не менее 980 МПа — высокая прочность на растяжение.
• Предел текучести (?т): не менее 785 МПа — способность материала противостоять пластическим деформациям.
• Относительное удлинение (?5): не менее 11 % — достаточная пластичность для обработки и эксплуатации.
• Относительное сужение (?): не менее 50 % — высокая вязкость и способность к деформации перед разрушением.
• Ударная вязкость (KCU при +20?°C): не менее 63 Дж/см? — отличная сопротивляемость ударным нагрузкам.
• Твёрдость (после отпуска): 248–302 HB — оптимальный баланс между твёрдостью и обрабатываемостью.

Эти свойства делают сталь 40ХН идеальной для деталей, подвергающихся циклическим нагрузкам и динамическим ударам.

Физические свойства

• Плотность: 7850 кг/м? — типичное значение для легированных сталей.
• Модуль упругости (Е): 210 ГПа — характеризует жёсткость материала при упругих деформациях.
• Коэффициент линейного расширения (?): 11,5?10?? 1/°C (в диапазоне 20–100?°C) — низкое тепловое расширение, что важно при эксплуатации в условиях перепадов температур.
• Теплопроводность (?): 40–45 Вт/(м·°C) — средняя теплопроводность, достаточная для отвода тепла при трении.
• Удельная теплоёмкость (с): 475 Дж/(кг·°C) — энергия, необходимая для нагрева единицы массы стали.
• Удельное электрическое сопротивление (?): 0,25–0,30 мкОм·м — характерно для ферромагнитных сталей.
• Магнитные свойства: ферромагнитна — материал притягивается магнитом, что важно при контроле и сортировке.

Технологические свойства

• Свариваемость: ограниченно свариваемая — перед сваркой требуется подогрев до 250–300?°C, а после сварки — термическая обработка (отжиг или отпуск). Применяются электродуговые методы с использованием низководородных электродов.
• Обрабатываемость резанием: удовлетворительная — в отожжённом состоянии сталь хорошо обрабатывается резанием. После закалки требует применения твёрдосплавного инструмента.
• Обрабатываемость давлением: хорошая — сталь поддаётся ковке, штамповке и прокатке в диапазоне температур 1200–800?°C.
• Прокаливаемость: высокая — благодаря содержанию никеля и хрома сталь прокаливается на значительную глубину, что обеспечивает равномерные свойства по сечению.
• Коррозионная стойкость: средняя — выше, чем у углеродистых сталей, но ниже, чем у нержавеющих. При эксплуатации в агрессивных средах рекомендуется защитное покрытие.
• Износостойкость: высокая — особенно после поверхностной закалки, азотирования или цементации.
• Шлифуемость: хорошая — при правильном выборе режимов шлифования и охлаждении достигается высокая чистота поверхности.

Вес и расчётные данные

• Вес 1 метра погонного:
  Для круга диаметром 40 мм используется формула:
  m=4??d2??,
  где $d=0,04$ м, $?=7850$ кг/м?.
  m=43,1416?(0,04)2?7850?9,86 кг/м.

  Таким образом, вес одного метра круга 40ХН ?40 мм составляет 9,86 кг.

• Количество метров в одной тонне:
  N=9,861000?101,42 метра.
  Следовательно, в одной тонне содержится около 101,4 метра проката.

Эти данные важны при расчёте транспортных расходов, планировании заготовок и определении стоимости заказа.

Область применения (подробно)

Сталь марки 40ХН благодаря своему уникальному сочетанию механических и технологических свойств нашла широкое применение в различных отраслях промышленности. Ниже приведён подробный обзор сфер использования:

1. Машиностроение и станкостроение
   Из стали 40ХН изготавливают валы, шпиндели, шестерни, коленчатые валы, кулачковые валы, оси и другие детали, подвергающиеся высоким нагрузкам. Благодаря высокой прочности и вязкости, детали из этой стали устойчивы к усталостным разрушениям и динамическим ударам.
2. Автомобильная промышленность
   Применяется для производства карданных валов, полуосей, шестерён коробок передач, рулевых механизмов. Особенно ценится в грузовом и специализированном транспорте, где требования к надёжности предельно высоки.
3. Судостроение
   Используется для изготовления валопроводов, гребных валов, деталей рулевых устройств. Высокая вязкость и сопротивление ударным нагрузкам критически важны при эксплуатации в морских условиях.
4. Энергетика и турбостроение
   Применяется в производстве роторов турбин, валов насосов и компрессоров, работающих под высоким давлением и при повышенных температурах. Сталь сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур.
5. Авиационная промышленность
   Несмотря на то, что для авиации чаще используются более лёгкие сплавы, 40ХН применяется в элементах шасси, рулевых приводах, крепёжных деталях, где требуется высокая прочность и надёжность.
6. Железнодорожное машиностроение
   Используется для производства осей вагонов, колёсных пар, деталей тормозных систем. Высокая износостойкость и сопротивление усталости обеспечивают длительный срок службы.
7. Тяжёлое и горное оборудование
   Из стали 40ХН изготавливают валы дробилок, шестерни экскаваторов, детали буровых установок. Материал выдерживает экстремальные нагрузки и абразивный износ.
8. Нефтегазовая отрасль
   Применяется в производстве деталей бурового оборудования, насосов, клапанов, работающих в агрессивных средах. Часто используется с защитными покрытиями.
9. Военная и оборонная промышленность
   Используется для изготовления деталей бронетехники, артиллерийских систем, элементов управления. Высокая надёжность и ударная вязкость — ключевые требования.
10. Промышленное оборудование и станки
    Валы прокатных станов, детали прессов, шпиндели станков с ЧПУ — всё это может изготавливаться из 40ХН. Материал обеспечивает точность и долговечность.

Термическая обработка и рекомендации по использованию

Для достижения оптимальных свойств сталь 40ХН подвергается следующим операциям:

• Закалка: нагрев до 830–860?°C, выдержка, охлаждение в масле.
• Отпуск: 500–600?°C, выдержка, охлаждение на воздухе.
• Поверхностная закалка (ТВЧ): для повышения износостойкости рабочих поверхностей.
• Азотирование: для повышения твёрдости и коррозионной стойкости.
• Цементация: редко, но применяется при необходимости повышения твёрдости поверхностного слоя.

Заключение

Круг стальной 40ХН ?40 мм — это высококачественный конструкционный материал, отвечающий строгим требованиям современного машиностроения. Благодаря сбалансированному химическому составу, высоким механическим и технологическим свойствам, он незаменим при производстве ответственных деталей. Точное соответствие ГОСТ 2590-2007 и ГОСТ 4543-71 гарантирует стабильное качество и надёжность в эксплуатации.

Данный товар можно купить в ООО «Металлотрейд» — надёжном поставщике металлопродукции с проверенной репутацией.
Позвоните по телефону +7(863)220-90-10 или +7(495)792-05-58, чтобы уточнить наличие, сроки поставки и условия заказа. Наши специалисты помогут подобрать оптимальный объём и организовать доставку по России и СНГ.