Стальной круг 40ХГНМ: конструкционная легированная сталь для высоконагруженных деталей
Стальной круг 40ХГНМ — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали марки 40ХГНМ (хром-марганец-никель-молибденовая система легирования). Данная марка относится к улучшаемым сталям и применяется для изготовления деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках в условиях повышенного износа. Круг поставляется в термически обработанном (улучшенном) или горячекатаном состоянии, что определяет его механические характеристики и область применения.
Химический состав и легирующие элементы
Система легирования Cr–Mn–Ni–Mo обеспечивает прокаливаемость до 60–80 мм в диаметре при закалке в масле. Никель повышает вязкость и сопротивление хрупкому разрушению, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости второго рода, марганец увеличивает прокаливаемость и прочность. Хром обеспечивает коррозионную стойкость в атмосферных условиях и повышает теплостойкость.
- Углерод (C) — 0,36–0,44 %
- Хром (Cr) — 0,80–1,10 %
- Марганец (Mn) — 0,90–1,20 %
- Никель (Ni) — 0,80–1,20 %
- Молибден (Mo) — 0,20–0,30 %
- Кремний (Si) — 0,17–0,37 %
Механические свойства после улучшения
После закалки (850–870 C, масло) и высокого отпуска (560–620 C) сталь 40ХГНМ обеспечивает сочетание прочности и ударной вязкости, необходимое для тяжелонагруженных валов, шестерён, шпинделей и крепёжных элементов. Предел текучести достигает 835–980 МПа при твёрдости 269–321 HB.
| Диаметр круга, мм | в, МПа | т, МПа | 5, % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 20–40 | 980 | 835 | 12 | 59 |
| 41–60 | 930 | 785 | 13 | 59 |
| 61–100 | 880 | 735 | 14 | 49 |
Технологические особенности обработки
Круг 40ХГНМ подвергается обработке резанием в улучшенном состоянии. Рекомендуемые режимы: скорость резания твердосплавным инструментом — 80–120 м/мин, подача — 0,2–0,4 мм/об. Свариваемость ограниченная — требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 200–300 C с последующей термообработкой. Обрабатываемость давлением в горячем состоянии удовлетворительная в интервале 1150–850 C.
Области применения
- Валы и оси редукторов прокатных станов, шпиндели металлорежущих станков
- Зубчатые колёса, шестерни и венцы тяжёлых приводов горно-обогатительного оборудования
- Штоки и гильзы гидроцилиндров экскаваторов, буровых установок
- Крепёж ответственного назначения: шпильки, болты, штифты для энергетического машиностроения
- Детали турбокомпрессоров, насосов высокого давления, арматуры нефтегазового сортамента
Нормативная база и сортамент
Прокат из стали 40ХГНМ регламентируется ГОСТ 4543-2016 (конструкционная легированная сталь) и ГОСТ 2590-2006 (сортамент горячекатаного круглого проката). Диаметр круга — от 20 до 200 мм, длина — мерная или немерная. Поставка осуществляется в прутках или мотках. Твёрдость в состоянии поставки — не более 269 HB без термообработки.
Вопросы и ответы
Чем сталь 40ХГНМ отличается от 40ХН2МА?
40ХГНМ содержит марганец вместо части никеля, что снижает стоимость при сохранении прокаливаемости. 40ХН2МА имеет больше никеля (1,5–1,8 %) и применяется для более массивных деталей с повышенными требованиями к вязкости.
Какой диаметр круга обеспечивает сквозную прокаливаемость?
При закатке в масле сквозная прокаливаемость достигается для диаметров до 60–80 мм. Для больших сечений рекомендуется закалка в воде или водополимерной среде с контролем скорости охлаждения.
Возможна ли сварка круга 40ХГНМ без последующей термообработки?
Нет. Сварные соединения без отпуска склонны к образованию холодных трещин. Требуется подогрев 200–300 C, сварочные материалы с низким содержанием водорода и немедленный отпуск при 600–650 C.
Какая твёрдость достигается после закалки и низкого отпуска?
После закалки от 860 C и отпуска при 200 C твёрдость составляет 48–52 HRC. Такое состояние применяется для деталей, работающих на износ без ударных нагрузок.
