Инструментальная полоса 40ХСМФ: характеристики и применение
Инструментальная полоса 40ХСМФ — горячекатаный сортовой прокат прямоугольного сечения из легированной конструкционной стали, поставляемый в виде полос мерной или немерной длины. Марка 40ХСМФ относится к группе хромокремнемарганцевых сталей с добавлением ванадия и применяется преимущественно для изготовления ответственных деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Химический состав регламентируется ГОСТ 4543-2016: углерод — 0,36–0,44 %, хром — 0,8–1,1 %, кремний — 0,9–1,2 %, марганец — 0,5–0,8 %, ванадий — 0,06–0,12 %, фосфор — не более 0,030 %, сера — не более 0,035 %.
Технологические и механические свойства
Ванадий в составе 40ХСМФ обеспечивает измельчение зерна и повышает устойчивость против отпускной хрупкости. После закалки с 880–900 C в масле и отпуска при 550–600 C достигаются следующие показатели:
- предел прочности в — 980–1180 МПа;
- предел текучести т — не менее 835 МПа;
- относительное удлинение 5 — 12–14 %;
- ударная вязкость KCU — 59–78 Дж/см;
- твёрдость после улучшения — 269–321 HB;
- твёрдость после закалки без отпуска — 52–56 HRC.
Полоса 40ХСМФ обладает сквозной прокаливаемостью до 35–40 мм, что позволяет использовать её для деталей с большим поперечным сечением. Температурный интервал горячей обработки давлением — 1180–850 C. Свариваемость ограниченная: требуется предварительный подогрев до 200–250 C и последующая термообработка.
Сортамент и допуски
Полоса выпускается толщиной 6–60 мм и шириной 20–200 мм. Предельные отклонения по толщине соответствуют ГОСТ 2590-2006 (для повышенной точности — 0,3 мм при толщине до 10 мм). Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины. Поставка осуществляется без термической обработки или в улучшенном состоянии по согласованию с потребителем.
| Толщина, мм | Ширина, мм | т, МПа | KCU, Дж/см | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 40 | 835 | 78 | 269–302 |
| 16 | 60 | 835 | 69 | 269–321 |
| 25 | 80 | 835 | 59 | 269–321 |
| 40 | 100 | 785 | 49 | 255–302 |
| 60 | 150 | 735 | 39 | 241–285 |
Области применения
Полоса из 40ХСМФ востребована в тяжёлом машиностроении, станкостроении и нефтегазовом оборудовании. Конкретные узлы:
- шпиндели и оправки токарных и фрезерных станков;
- шатуны и пальцы поршневых компрессоров высокого давления;
- крестовины карданных валов прокатных станов;
- буровые замки и переводники бурильных колонн;
- зубчатые колёса редукторов прокатных клетей;
- шпильки и болты фланцевых соединений арматуры высокого давления.
Детали эксплуатируются при температурах от –40 C до +450 C в условиях абразивного износа и циклического нагружения. Для повышения поверхностной твёрдости применяют азотирование (твёрдость поверхностного слоя — 550–650 HV) или индукционную закалку ТВЧ.
Вопросы и ответы
Чем 40ХСМФ отличается от 40Х?
Добавление кремния, марганца и ванадия повышает прокаливаемость до 35–40 мм против 20–25 мм у 40Х, а также увеличивает ударную вязкость после высокого отпуска на 20–30 %.
Какой режим термообработки оптимален для полосы 40ХСМФ?
Закалка с 880–900 C в масле, высокий отпуск при 550–600 C с охлаждением в воде или на воздухе. Твёрдость после обработки — 269–321 HB.
Возможна ли сварка полосы 40ХСМФ?
Сварка ограниченно технологична. Требуется подогрев до 200–250 C, применение электродов с низким содержанием водорода и последующий отпуск при 600–650 C для снятия напряжений.
По какому стандарту поставляется полоса 40ХСМФ?
Химический состав — по ГОСТ 4543-2016, сортамент и допуски — по ГОСТ 2590-2006 или ГОСТ 2879-2006 в зависимости от формы сечения.
