Стальной круг 40ХНМА: конструкционная легированная сталь для тяжелонагруженных деталей
Стальной круг 40ХНМА — горячекатаный или кованый сортовой прокат из конструкционной легированной стали перлитного класса, содержащей хром, никель и молибден. Марка 40ХНМА относится к улучшаемым сталям повышенной прокаливаемости и предназначена для изготовления ответственных деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Круг поставляется диаметром от 20 до 300 мм в состоянии поставки (без термообработки) или в термически обработанном виде — нормализация, улучшение (закалка + высокий отпуск).
Химический состав и механические свойства
Сталь 40ХНМА регламентируется ГОСТ 4543-2016. Средний химический состав: углерод 0,37–0,44 %, кремний 0,17–0,37 %, марганец 0,50–0,80 %, хром 0,60–0,90 %, никель 1,25–1,65 %, молибден 0,15–0,25 %. Сера и фосфор — не более 0,025 % каждого. Введение никеля и молибдена обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 80–100 мм, что критично для массивных валов и крупногабаритных зубчатых колёс.
После улучшения (закалка 850–870 C в масле, отпуск 560–620 C) достигаются следующие механические характеристики: предел прочности — 980–1180 МПа, предел текучести — не менее 835 МПа, относительное удлинение — 12–14 %, ударная вязкость KCU — не менее 78 Дж/см. Твёрдость после улучшения — 269–321 HB. Сталь сохраняет работоспособность при температурах от –60 C до +450 C.
Технологические особенности
Круг 40ХНМА обладает ограниченной свариваемостью — требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 200–300 C с последующей термообработкой. Обрабатываемость резанием в состоянии поставки удовлетворительная; после улучшения — пониженная, что требует применения твердосплавного инструмента. Прокаливаемость — критический диаметр в масле достигает 70–90 мм, что позволяет получать однородную мартенситную структуру по всему сечению заготовок ответственных деталей.
Сортамент и состояние поставки
- Горячекатаный круг диаметром 20–150 мм — ГОСТ 2590-2006, обычная точность.
- Кованый круг диаметром 150–300 мм — ГОСТ 1133-71, с механической обработкой или без неё.
- Калиброванный круг диаметром 20–80 мм — ГОСТ 7417-75, квалитет h11–h12.
- Состояние поставки: без термообработки, нормализованный, улучшенный.
- Дополнительно: ультразвуковой контроль по ГОСТ 21120-75, контроль макроструктуры.
Типовые области применения
Круг 40ХНМА применяется для изготовления:
- Коленчатых и распределительных валов двигателей внутреннего сгорания, компрессоров.
- Зубчатых колёс, шестерён и валов-шестерён редукторов прокатных станов.
- Шпинделей, шлицевых валов и тяг металлорежущих станков.
- Крепёжных деталей повышенной прочности — шпилек, болтов, гаек для энергетического оборудования.
- Деталей турбо- и компрессоростроения, работающих при циклических нагрузках.
Сравнение с близкими марками
| Марка стали | Предел текучести, МПа | Ударная вязкость KCU, Дж/см | Критический диаметр в масле, мм | Макс. рабочая температура, C |
|---|---|---|---|---|
| 40ХНМА | 835 | 78 | 80 | 450 |
| 40ХН | 785 | 59 | 50 | 425 |
| 38Х2МЮА | 835 | 69 | 60 | 450 |
| 40Х | 785 | 59 | 25 | 400 |
Вопросы и ответы
Чем сталь 40ХНМА отличается от 40ХН?
Сталь 40ХНМА дополнительно легирована молибденом (0,15–0,25 %), что повышает прокаливаемость (критический диаметр в масле до 80 мм против 50 мм у 40ХН) и увеличивает ударную вязкость после улучшения. Это позволяет применять её для более массивных деталей.
Какая термообработка рекомендована для круга 40ХНМА?
Для достижения оптимального комплекса свойств применяют улучшение: закалка при 850–870 C в масле с последующим высоким отпуском при 560–620 C. Для поверхностного упрочнения деталей используют ТВЧ-закалку или азотирование.
Сваривается ли сталь 40ХНМА?
Свариваемость ограниченная. Требуется предварительный подогрев до 200–300 C, сопутствующий подогрев в процессе сварки и последующая термообработка (отпуск) для снятия напряжений и предотвращения образования холодных трещин.
В каком состоянии поставляется круг 40ХНМА?
Круг поставляется без термообработки (горячекатаный или кованый), в нормализованном или улучшенном состоянии. По требованию заказчика проводится ультразвуковой контроль по ГОСТ 21120-75 и контроль макроструктуры.
