Стальной квадрат 40ХН2МА-Ш: конструкционный сортамент из улучшенной хромоникельмолибденовой стали
Стальной квадрат 40ХН2МА-Ш — горячекатаный профиль квадратного сечения, изготовленный из легированной конструкционной стали марки 40ХН2МА, выплавленной методом электрошлакового переплава (индекс «Ш»). Такое сочетание обеспечивает изотропность механических свойств по сечению и снижение содержания неметаллических включений, что критично для деталей, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках. Сортамент регламентируется ГОСТ 2591-2006 (размеры) и ГОСТ 4543-2016 (химический состав и свойства металла).
Химический состав и структурное состояние
Сталь 40ХН2МА-Ш относится к системе Cr–Ni–Mo с дополнительным микролегированием. Электрошлаковый переплав снижает содержание серы до 0,010 % и фосфора до 0,015 %, уменьшает балл загрязнённости оксидными строчками. После улучшения (закалка + высокий отпуск) формируется структура сорбита отпуска с однородным распределением карбидной фазы.
- Углерод (C) — 0,37–0,44 %
- Хром (Cr) — 0,60–0,90 %
- Никель (Ni) — 1,25–1,65 %
- Молибден (Mo) — 0,15–0,25 %
- Марганец (Mn) — 0,50–0,80 %
- Кремний (Si) — 0,17–0,37 %
Механические свойства после термической обработки
Показатели достигаются после закалки в масле с 850–870 C и отпуска при 620–660 C. Квадрат поставляется как в термически обработанном, так и в горячекатаном состоянии — режим указывается в заказе.
| Показатель | Состояние поставки | в, МПа | 0,2, МПа | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| Улучшение | закалка + отпуск | 1080 | 930 | 60 |
| Горячекатаное | без ТО | 880 | — | 45 |
| Твёрдость | улучшение | 269–321 HB | — | — |
Размерный сортамент
Квадрат выпускается со стороной от 20 до 200 мм. Для размеров свыше 100 мм нормируется кривизна не более 0,5 % длины. Предельные отклонения по стороне профиля — в пределах +0,3/0,7 мм для точности класса B по ГОСТ 2591.
- 20 20 мм — для крепёжных деталей и валов малого сечения
- 40 40 мм — для рычагов, тяг, шпинделей
- 60 60 мм — для зубчатых колёс и полуосей
- 100 100 мм — для крупных валов и траверс
- 150 150 мм — для поковок и штамповой оснастки
Технологические и эксплуатационные характеристики
Сталь 40ХН2МА-Ш обладает ограниченной свариваемостью — требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 200–300 C с последующей термообработкой. Обрабатываемость резанием в улучшенном состоянии удовлетворительная; в горячекатаном — пониженная из-за вязкости. Прокаливаемость обеспечивает сквозную закалку сечений до 80 мм.
Материал сохраняет работоспособность при температурах от –70 C до +450 C. Хладостойкость после улучшения — ударная вязкость при –60 C не ниже 30 Дж/см.
Области применения
- Нефтегазовое оборудование — буровые замки, переводники, элементы КНБК
- Тяжёлое машиностроение — валы редукторов, шпиндели прокатных станов
- Авиационная техника — силовые детали шасси, крепёж высокой нагрузки
- Энергетика — роторы турбомашин, крепёж паропроводов высокого давления
- Металлургия — штампы горячей деформации, оправки прошивных станов
- Судостроение — валопроводы, детали рулевого управления
Вопросы и ответы
Чем сталь 40ХН2МА-Ш отличается от 40ХН2МА?
Индекс «Ш» обозначает электрошлаковый переплав. Это снижает содержание серы и фосфора, уменьшает загрязнённость неметаллическими включениями и повышает изотропность ударной вязкости по сравнению с металлом обычной выплавки.
Какой режим термообработки обеспечивает максимальную прочность?
Закалка в масле с 850–870 C, высокий отпуск при 620–660 C. Такой режим даёт предел прочности не менее 1080 МПа при ударной вязкости KCU не ниже 60 Дж/см.
Допускается ли сварка квадрата 40ХН2МА-Ш?
Сварка возможна с предварительным подогревом до 200–300 C, использованием низководородных электродов и последующей термообработкой. Без подогрева образуются холодные трещины в зоне термического влияния.
Какие предельные отклонения по стороне профиля нормируются?
Для точности класса B по ГОСТ 2591-2006 отклонения составляют от +0,3 до –0,7 мм в зависимости от номинального размера стороны квадрата.
