Горячекатаный круг 40ХН2СМА: конструкционная легированная сталь для высоконагруженных деталей
Горячекатаный круг 40ХН2СМА — сортовой прокат круглого сечения, изготовленный из конструкционной легированной стали марки 40ХН2СМА методом горячей прокатки. Данная марка относится к системе хромоникельмолибденовых сталей с добавлением кремния и обеспечивает комплекс механических свойств, необходимый для изготовления ответственных деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Круг поставляется в термообработанном или без термообработки состоянии в зависимости от требований заказчика.
Химический состав и структура
Сталь 40ХН2СМА содержит углерод в пределах 0,36–0,44 %, что обеспечивает достаточную твёрдость после закалки при сохранении пластичности. Никель в количестве 1,4–1,8 % повышает прокаливаемость и ударную вязкость, особенно при отрицательных температурах. Молибден 0,15–0,25 % снижает склонность к отпускной хрупкости второго рода. Кремний 0,17–0,37 % дополнительно упрочняет ферритную матрицу. Хром 0,5–0,8 % повышает коррозионную стойкость и твёрдость.
Структура горячекатаного круга в состоянии поставки — перлит и феррит, после закалки и высокого отпуска — сорбит отпуска. Прокаливаемость стали 40ХН2СМА позволяет получать мартенситную структуру по всему сечению при диаметрах до 60–80 мм в зависимости от среды охлаждения.
Механические свойства
| Показатель | Значение | Условия | Диаметр круга, мм | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 980 МПа | Закалка + высокий отпуск | 20–60 | ГОСТ 4543 |
| Предел текучести т | 835 МПа | Закалка + высокий отпуск | 20–60 | ГОСТ 4543 |
| Относительное удлинение | 12 % | Закалка + высокий отпуск | 20–60 | ГОСТ 4543 |
| Ударная вязкость KCU | 59 Дж/см | Закалка + высокий отпуск | 20–60 | ГОСТ 4543 |
| Твёрдость после закалки | HRC 55–60 | Закалка 850 C, масло | 20–40 | ГОСТ 4543 |
Сортамент и размеры
Горячекатаный круг 40ХН2СМА производится диаметром от 20 до 150 мм. Прокат поставляется в прутках длиной 3–6 м или в мотках для диаметров до 30 мм. Предельные отклонения по диаметру соответствуют ГОСТ 2590. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины для диаметров до 50 мм и 0,8 % для больших сечений. Овальность не превышает 70 % допуска на диаметр.
- Диаметр 20–40 мм — для изготовления крепёжных деталей, шпинделей, валов малых сечений
- Диаметр 40–80 мм — для валов редукторов, зубчатых колёс, полуосей
- Диаметр 80–120 мм — для тяжёлонагруженных валов прокатных станов, коленчатых валов
- Диаметр 120–150 мм — для крупногабаритных деталей энергетического оборудования
Термическая обработка
Для достижения требуемых механических свойств круг 40ХН2СМА подвергают закалке при температуре 850–870 C с охлаждением в масле или полимерной среде, затем высокому отпуску при 580–620 C. После такой обработки обеспечивается сочетание прочности и вязкости, необходимое для работы деталей при циклических нагрузках. Допускается проведение улучшения — нормализации с последующим высоким отпуском для получения однородной структуры перед механической обработкой.
Сталь склонна к образованию флокенов, поэтому после прокатки требуется замедленное охлаждение или изотермическая выдержка. Содержание водорода в стали ограничивается на уровне не более 2 ppm.
Области применения
- Автомобилестроение — коленчатые и распределительные валы, шатуны, полуоси, шестерни коробок передач
- Тяжёлое машиностроение — валы прокатных станов, шпиндели, муфты, зубчатые передачи
- Энергетика — роторы турбин, крепёж энергетического оборудования, работающий при температурах до 450 C
- Нефтегазовое оборудование — буровые замки, переводники, детали противовыбросового оборудования
- Станкостроение — шпиндели, ходовые винты, тяжёлые зубчатые колёса
Вопросы и ответы
Какие механические свойства обеспечивает горячекатаный круг 40ХН2СМА после улучшения?
После закалки и высокого отпуска предел прочности составляет не менее 980 МПа, предел текучести — не менее 835 МПа, относительное удлинение — не менее 12 %, ударная вязкость KCU — не менее 59 Дж/см.
Для каких деталей применяется сталь 40ХН2СМА?
Марка используется для изготовления коленчатых валов, шатунов, полуосей, зубчатых колёс, шпинделей, валов прокатных станов и другого ответственного крепежа, работающего при знакопеременных и ударных нагрузках.
Какой режим термической обработки рекомендован для круга 40ХН2СМА?
Закалка при 850–870 C в масле, высокий отпуск при 580–620 C. Для снятия внутренних напряжений перед механической обработкой возможен отжиг при 680–700 C.
Соответствует ли круг 40ХН2СМА стандарту ГОСТ 4543?
Да, химический состав и механические свойства горячекатаного круга 40ХН2СМА регламентируются ГОСТ 4543. Сортамент и предельные отклонения по диаметру — по ГОСТ 2590.
