Конструкционная сталь 40ХН2МА

Описание легированных металлов

Легированные металлы выделяются своими отличными эксплуатационными качествами, что делает их популярными в различных индустриях. Конструкционная сталь 40ХН2МА представляет собой низкоуглеродистый сплав со средней прочностью и применяется в строительных проектах, отвечая всем нормативным требованиям.

Преимущества этого материала

Среди основных преимуществ данного сплава можно выделить:

• маркетенситное состояние;
• возможность закалки в воздухе;
• отсутствие склонности к хрупкости;
• выдержка динамических нагрузок;
• стойкость к низким температурам;
• сохранение своих свойств при температуре до +300-400 градусов.

Недостатки материала

Недостатками являются относительная высокая стоимость по сравнению с другими сталями, низкая технологичность при резке, а также склонность к образованию флокенов.

Декодирование марки стали 40ХН2МА

Марка стали расшифровывается следующим образом:

• 40 – 0,4% содержание углерода;
• Х – менее 1% хрома;
• Н2 – 2% никеля;
• М – до 1% молибдена;
• А – высокое качество стали с минимальным содержанием серы и фосфора.

Этот металл отличается высокой прочностью и вязкостью и поддается термообработке на значительную глубину. Легирующие компоненты улучшают прочностные и стойкие характеристики, а молибден облегчает термообработку.

Химический состав сплава

Состав стали 40ХН2МА включает:

• 98% Fe;
• 2% Ni;
• 0,9% Cr;
• 0,8% Mn;
• 0,4% C;
• 0,37% Si;
• 0,3% Cu;
• 0,25% Mo;
• 0,025% S;
• 0,025% P.

Каждый элемент состава способствует улучшению характеристик стали 40ХН2МА. Хром и никель усиливают твердость и коррозионную стабильность, медь – вязкость и теплопроводность, а марганец и кремний снижают негативное воздействие серы и фосфора.

Физические характеристики

К основным физическим свойствам материала относятся:

• удельное электрическое сопротивление;
• модуль Юнга;
• плотность (7850 кг/м³);
• теплоемкость;
• коэффициент теплопроводности и температурного расширения.

Показатели могут изменяться в зависимости от условий нагрева при испытаниях, что позволяет установить оптимальные режимы эксплуатации.

Сферы применения

Сталь 40ХН2МА устойчива к хрупкому разрушению после отпуска благодаря присутствию молибдена. Высокие прочностные характеристики позволяют использовать этот материал в конструкциях, подверженных значительным нагрузкам.

Изделия из данного сплава находят широкое применение, включая:

• валки для холодного проката;
• диски и нагруженные элементы;
• кронштейны;
• кулачковые муфты;
• метизы;
• цельнокатаные кольца;
• арматура для трубопроводов;
• детали для авиационной промышленности, работающие при температуре до +500 градусов.

Технические параметры

Твердость	270 МПа;
Площадка текучести	930 МПа;
Плотность	7850 кг/м3;
Удлинение при растяжении	12%;
Предел временной прочности	1080 МПа.

Ценовая категория

Цена на данный сплав начинается от 50 руб./кг. Окончательная стоимость определяется в зависимости от условий поставки, формы выпуска и объемов заказа.

Ассортимент продукции

Из данного материала производят:

• шестерни;
• болты с высоким классом ответственности;
• шатунные валы и крышки к ним;
• клапаны;
• коленчатые валы.

Производственные процессы выполняются согласно современным стандартам и включают множество технологических операций. Одной из таких операций является механическая обработка, направленная на увеличение прочности и улучшение внешнего вида изделия. В нашей компании доступен широкий ассортимент проката.

Свариваемость стали

Для анализа свариваемости стали 40ХН2МА вычисляется эквивалент углерода:

Сэ = С + Г/6 + Х/5 + (Н + Д)/15,

где обозначения соответствуют процентному содержанию компонентов в сплаве. Если результат меньше 0,76%, это может свидетельствовать о трудностях при сварке данного металла.

Коррозионная устойчивость

Легирующие компоненты повышают коррозионную стойкость сплава, что обеспечивает среднюю защиту от окисления. Это гарантирует сохранность изделий во время межоперационного хранения и отсутствие коррозии в сухих помещениях, не имеющих лакокрасочного покрытия. Для эксплуатации в условиях повышенной влажности требуется дополнительное покрытие сталью 40ХН2МА специальными красками.

Пластичность стали

Пластические свойства сплава зависят от удлинения при разрыве и площадки текучести. Последняя упрощает обработку тонких листов с помощью штамповки и гибки, в то время как толстые образцы требуют предварительного нагрева для предотвращения образования трещин. Это связано с различием деформаций между внутренней и наружной сторонами листа. При повышении температуры предел текучести уменьшается, а площадка увеличивается, что также требует предварительного нагрева и увеличения радиусов гиба.

Термообработка стали

Оптимальная термообработка для 40ХН2МА включает закалку при 850 градусах, завершение охлаждением в воде, а отпуск – в масляной ванне при 620 градусах.

Процесс улучшения стали включает полное закаливание с высоким отпуском. Этот материал относится к перлитному классу, переход проходит при 730 и 820 градусах. Доэвтектоидный сплав подлежит полной закалке при 850-870 градусах, что приводит к образованию аустенитной структуры, а охлаждение создает мартенситную. В обоих случаях зерна имеют мелкий размер.

Охлаждение в воде происходит быстро, что способствует образованию мелкозернистого мартенсита. В этой фазе сталь 40ХН2МА может быть подвержена появлению трещин и других дефектов. Чтобы избежать этого, производится отпуск в диапазоне 450-650 градусов, при котором начинается диффузия, что позволяет мартенситу перейти в перлит.

Процесс отпуска

Отпуск стали 40ХН2МА проходит три этапа:

1. Выделение части углерода в форме метастабильного ?-карбида без повышения температуры;
2. Распад мартенситной структуры и остаточного аустенита, начало перехода ?-карбида в цементит;
3. Завершение распада мартенситной структуры и преобразование карбидов, переход мартенсита в феррит с изменением размеров карбидов и структуры феррита.

Отпуск требуется для стабилизации металлофизических свойств, и его продолжительность составляет 1-2 часа для изделий с небольшим сечением.

Аналоги стали 40ХН2МА

К аналогам стали 40ХН2МА относятся:

• Чешский сплав 16341;
• Европейские марки 1.6511, 1.6582;
• Японские SNCM439, SNCM447;
• Американские 4340, 9840.

Рекомендуется также обратить внимание на следующие марки:

• 09Г2С;
• 60С2А;
• СТ3ПС;
• 10Х17Н13М2Т;
• 12Х18Н10Т.