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:
- Выделение части углерода в форме метастабильного ?-карбида без повышения температуры;
- Распад мартенситной структуры и остаточного аустенита, начало перехода ?-карбида в цементит;
- 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.