Шестигранник АС40ХГНМ: конструкционная легированная сталь для высоконагруженных деталей
Шестигранник АС40ХГНМ — горячекатаный профиль шестигранного сечения из конструкционной легированной стали марки 40ХГНМ, поставляемый по ГОСТ 2879 и ТУ металлургических заводов. Буквы «АС» в обозначении указывают на способ производства — электрошлаковый переплав с последующей обработкой давлением, что обеспечивает пониженное содержание серы и фосфора, а также уменьшенную загрязнённость неметаллическими включениями. Такое сочетание делает шестигранник пригодным для изготовления ответственных деталей, работающих при знакопеременных нагрузках и контактном нагружении.
Химический состав и механические свойства
Сталь 40ХГНМ содержит хром, марганец, никель и молибден, что обеспечивает прокаливаемость до 60–80 мм в поперечном сечении. Углерод — 0,36–0,44 %, хром — 0,50–0,80 %, марганец — 0,50–0,80 %, никель — 0,50–0,80 %, молибден — 0,15–0,25 %. После улучшения (закалка 850–870 C в масле, отпуск 560–620 C) достигаются следующие характеристики:
- 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;
- порог хладноломкости — не выше –60 C.
Сортамент и допуски
Шестигранник АС40ХГНМ выпускается с размером под ключ от 12 до 100 мм. Для размеров до 30 мм предельные отклонения составляют +0,3/–0,7 мм, для размеров свыше 30 мм — +0,5/–1,0 мм. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины. Поставка осуществляется в прутках длиной 2–6 м или в мотках для малых сечений. Торцы обрезаются под прямым углом без заусенцев.
| Размер под ключ, мм | Предельные отклонения, мм | т после улучшения, МПа | KCU, Дж/см | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 14 | +0,3/–0,7 | 835 | 59 | 269–321 |
| 22 | +0,3/–0,7 | 835 | 59 | 269–321 |
| 36 | +0,5/–1,0 | 835 | 59 | 269–321 |
| 50 | +0,5/–1,0 | 835 | 59 | 269–321 |
| 75 | +0,5/–1,0 | 835 | 59 | 269–321 |
Технологические особенности
Электрошлаковый переплав обеспечивает изотропность свойств в продольном и поперечном направлениях, что критично при изготовлении деталей сложной геометрии. Сталь 40ХГНМ обладает удовлетворительной обрабатываемостью резанием в улучшенном состоянии (коэффициент обрабатываемости — 0,6–0,7 относительно стали 45). Свариваемость ограниченная — требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 200–250 C, а также последующая термообработка. Прокаливаемость позволяет получать мартенситную структуру по всему сечению при закалке в масле для профилей до 60 мм.
Области применения
- крепежные изделия повышенной прочности — шпильки, болты, гайки для нефтегазового оборудования;
- детали трансмиссий — валы, шестерни, шлицевые соединения в редукторах прокатных станов;
- элементы гидравлических систем — штоки, плунжеры, золотники высокого давления;
- детали бурового инструмента — переводники, муфты, фитинги бурильных колонн;
- ответственные соединения в металлургическом оборудовании — тяги, рычаги, эксцентрики;
- детали подъёмно-транспортных механизмов — оси, пальцы, втулки крановых узлов.
Вопросы и ответы
Чем отличается сталь 40ХГНМ от 40ХН2МА?
Сталь 40ХГНМ содержит марганец в количестве 0,50–0,80 %, что повышает прокаливаемость и прочностные характеристики при улучшении. 40ХН2МА имеет больше никеля (1,5–1,8 %) и применяется преимущественно для крупных поковок ответственного назначения. Шестигранник АС40ХГНМ обеспечивает аналогичный уровень свойств при меньшем легировании никелем.
Какая термообработка рекомендуется для шестигранника АС40ХГНМ?
Для достижения т 835 МПа применяется закалка от 850–870 C в масле с последующим высоким отпуском при 560–620 C. Охлаждение после отпуска — на воздухе. Для снятия внутренних напряжений перед механической обработкой возможен нормализующий отжиг при 870–890 C.
Возможна ли поставка шестигранника АС40ХГНМ в термообработанном состоянии?
Да, по согласованию с потребителем прокат поставляется в улучшенном состоянии с гарантированными механическими свойствами. В этом случае в сертификате указываются фактические значения в, т, 5 и KCU для каждой партии.
Для каких условий эксплуатации не рекомендуется применять шестигранник АС40ХГНМ?
Сталь не предназначена для работы в сильнокислых и хлоридсодержащих средах без защитных покрытий, а также при температурах выше 450 C из-за снижения длительной прочности. Для криогенных температур ниже –70 C требуется применение сталей аустенитного класса.
