Квадрат из конструкционной стали 40ХН2СВА: сортовой прокат для высоконагруженных узлов
Квадрат из конструкционной стали 40ХН2СВА — горячекатаный сортовой прокат сплошного квадратного сечения, изготовленный из легированной хромоникелькремнистой стали, выплавляемой методом вакуумно-дугового переплава (ВДП). Марка 40ХН2СВА относится к улучшаемым конструкционным сталям повышенной прокаливаемости и применяется для деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках в условиях повышенных требований к надёжности. Прокат поставляется в термически обработанном или горячекатаном состоянии с нормированием механических свойств после закалки и высокого отпуска.
Химический состав и структура
Сталь 40ХН2СВА содержит углерод в пределах 0,36–0,44 %, хром 0,45–0,75 %, никель 1,60–2,00 %, кремний 0,60–0,90 %, марганец 0,50–0,80 %. Вакуумно-дуговой переплав обеспечивает низкое содержание газов и неметаллических включений, что повышает изотропность свойств по сечению квадрата. После закалки в масле и отпуска при 200–600 C формируется структура сорбита или троостита отпуска с равномерным распределением карбидной фазы.
Механические свойства
| Показатель | Значение | Сечение, мм | Термообработка | Условие испытания |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1080 МПа | до 60 | закалка + отпуск 200 C | растяжение |
| Предел текучести 0,2 | 930 МПа | до 60 | закалка + отпуск 200 C | растяжение |
| Относительное удлинение 5 | 10 % | до 60 | закалка + отпуск 200 C | растяжение |
| Ударная вязкость KCU | 59 Дж/см | до 60 | закалка + отпуск 200 C | ударный изгиб |
| Твёрдость после отпуска | 34–41 HRC | до 60 | закалка + отпуск 200 C | по Роквеллу |
Сортамент и предельные отклонения
Квадрат выпускается со стороной от 12 до 200 мм. Для горячекатаного проката предельные отклонения по стороне составляют +0,3/0,7 мм при размере до 50 мм и 1,5 % при размере свыше 50 мм. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины. Прокат поставляется в прутках длиной 2–6 м или в мотках при диаметре вписанной окружности до 20 мм. Косина реза не превышает 5 мм.
Технологические особенности
- Прокаливаемость: сквозная закалка в масле обеспечивается в сечении до 60–80 мм благодаря никелю и хрому.
- Обрабатываемость резанием: удовлетворительная в улучшенном состоянии, твёрдость 200–240 HB перед механической обработкой.
- Свариваемость: ограниченная, требуется подогрев до 200–300 C и последующая термообработка.
- Склонность к отпускной хрупкости: повышена, рекомендуется изотермический отпуск.
- Деформируемость: горячая обработка давлением при 1150–850 C.
Область применения
Квадрат из 40ХН2СВА применяется для изготовления ответственных деталей авиационной техники, энергетического оборудования и тяжёлого машиностроения. Конкретные узлы:
- Шпиндели и валы металлорежущих станков с ЧПУ.
- Штоки гидроцилиндров горно-шахтного оборудования.
- Крепёжные элементы роторов турбокомпрессоров.
- Зубчатые колёса и валы редукторов прокатных станов.
- Детали буровых долот и забойных двигателей.
- Силовые элементы шасси и стоек авиационных конструкций.
Нормативная база
Прокат изготавливается по ГОСТ 4543-2016 (конструкционная легированная сталь) и ГОСТ 2591-2006 (горячекатаный квадрат). Для авиационного применения — по ОСТ 1 92001 и ТУ с нормированием ВДП. Контроль макро- и микроструктуры проводится по ГОСТ 10243 и ГОСТ 5639.
Вопросы и ответы
Чем обусловлено применение вакуумно-дугового переплава для стали 40ХН2СВА?
ВДП снижает содержание кислорода и водорода, уменьшает количество неметаллических включений, что повышает ударную вязкость и усталостную прочность в поперечном направлении квадрата.
Какая максимальная сторона квадрата обеспечивает сквозную прокаливаемость?
При закалке в масле сквозная прокаливаемость достигается в сечении до 60–80 мм в зависимости от температуры нагрева и интенсивности охлаждения.
Допускается ли сварка квадрата из 40ХН2СВА?
Сварка возможна с предварительным подогревом 200–300 C, применением аустенитных электродов и обязательной последующей закалкой с отпуском.
Какие виды термообработки применяются для восстановления свойств?
Полная термообработка: закалка в масле от 860–880 C, высокий отпуск 200–600 C в зависимости от требуемого уровня прочности и вязкости.
