Конструкционные плиты из стали 40: характеристики, сортамент и применение
Конструкционные плиты из стали 40 — горячекатаный сортовой прокат в виде толстолистового металла из углеродистой качественной конструкционной стали марки 40 (тип 40 по ГОСТ 1050). Материал относится к среднеуглеродистым улучшаемым сталям: массовая доля углерода — 0,37–0,45 %, что обеспечивает высокую прочность после термической обработки при умеренной пластичности. Плиты поставляются в нормализованном, улучшенном (закалка + высокий отпуск) или горячекатаном состоянии; твёрдость и механические свойства зависят от режима термообработки.
Сортамент и технические параметры
Толщина плит — от 4 до 200 мм, ширина — 1500–3000 мм, длина — 6000–12000 мм. Прокат выпускается по ГОСТ 19903 (лист горячекатаный) и ГОСТ 1577 (толстолистовой прокат). Предельные отклонения по толщине нормируются по классу точности; для плит свыше 60 мм применяется нормальная точность прокатки. Кромки — обрезные или необрезные, по требованию заказчика выполняется термическая резка с последующей механической обработкой.
| Параметр | Значение | Состояние поставки | Твёрдость HB | в, МПа |
|---|---|---|---|---|
| Плита 10 мм | ГОСТ 19903 | горячекатаная | 170–207 | 570 |
| Плита 25 мм | ГОСТ 1577 | нормализация | 187–217 | 600 |
| Плита 60 мм | ГОСТ 1577 | улучшение | 217–255 | 650 |
| Плита 120 мм | ГОСТ 1577 | улучшение | 229–269 | 630 |
Химический состав и механические свойства
Сталь 40 содержит: углерод — 0,37–0,45 %; кремний — 0,17–0,37 %; марганец — 0,50–0,80 %; фосфор — не более 0,030 %; сера — не более 0,035 %; хром — не более 0,25 %; никель — не более 0,30 %. После закалки в воде или масле с температурой 840–860 C и высокого отпуска при 500–600 C достигается предел текучести т — 355–450 МПа, относительное удлинение 5 — 14–18 %, ударная вязкость KCU — 40–60 Дж/см. Прокаливаемость ограничена: критический диаметр в воде — до 25–30 мм, что учитывается при выборе толщины плиты под объёмную закалку.
Технологические особенности
- Обрабатываемость резанием в нормализованном состоянии — удовлетворительная; после улучшения — пониженная, требуется твёрдосплавный инструмент.
- Свариваемость ограниченная: сварка выполняется с предварительным подогревом 150–200 C и последующей термообработкой для снятия напряжений.
- Склонность к отпускной хрупкости второго рода — требует ускоренного охлаждения после высокого отпуска.
- Поверхностная закалка ТВЧ обеспечивает твёрдость 45–52 HRC при вязкой сердцевине.
- Обрабатываемость давлением в горячем состоянии — удовлетворительная, в холодном — ограниченная из-за высокой прочности.
Области применения
Плиты из стали 40 применяются для изготовления нагруженных деталей, работающих при умеренных скоростях и давлениях:
- Валы, оси, шпиндели и зубчатые колёса металлорежущих станков и прокатного оборудования.
- Корпусные детали редукторов, кривошипы, шатуны, соединительные муфты.
- Опорные плиты и подкладные листы прессового и кузнечно-прессового оборудования.
- Детали грузоподъёмных механизмов: траверсы, крюки, пальцы, втулки.
- Элементы оснастки и штампов холодной деформации после поверхностного упрочнения.
- Несущие конструкции в тяжёлом машиностроении, где требуется сочетание прочности и обрабатываемости.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость у конструкционных плит из стали 40 после улучшения?
После закалки и высокого отпуска твёрдость составляет 217–255 HB в зависимости от толщины сечения и режима термообработки. Для плит свыше 60 мм значения смещаются к верхней границе диапазона из-за ограниченной прокаливаемости.
Можно ли сваривать плиты из стали 40 без подогрева?
Нет. Из-за содержания углерода до 0,45 % сварка без предварительного подогрева 150–200 C приводит к образованию закалочных структур и трещин. После сварки рекомендуется отпуск для снятия остаточных напряжений.
Чем сталь 40 отличается от стали 45 в плитах?
Сталь 40 содержит 0,37–0,45 % углерода, сталь 45 — 0,42–0,50 %. Плиты из стали 40 обладают несколько большей пластичностью и ударной вязкостью при близкой прочности, что предпочтительно для деталей, работающих с динамическими нагрузками.
Какие плиты из стали 40 подходят для объёмной закалки?
Сквозная прокаливаемость обеспечивается при толщине до 25–30 мм при закалке в воде. Для плит большей толщины применяют поверхностную закалку ТВЧ или выбирают легированные аналоги с повышенной прокаливаемостью.
