Заготовки из стали (кольца) 40Х в Минске

Кольцевые заготовки из стали 40Х: конструкционные поковки и раскатные кольца

Кольцевые заготовки из стали 40Х — это горячекатаные или кованые полуфабрикаты замкнутого профиля, получаемые из конструкционной легированной стали марки 40Х (аналог 40Cr, DIN 1.7035). Сталь содержит 0,36–0,44 % углерода, 0,8–1,1 % хрома и 0,17–0,37 % кремния, что обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 25–30 мм при закалке в масле. Кольцевые заготовки применяют там, где требуется сочетание высокой прочности, износостойкости и ударной вязкости при умеренной стоимости — в отличие от подшипниковых сталей ШХ15 или высоколегированных 18ХГТ.

Технология получения и структурное состояние

Кольца изготавливают двумя основными методами: горячей раскаткой на кольцепрокатных станах и свободной ковкой с последующей механической обработкой. Раскатка обеспечивает волокнистую макроструктуру, ориентированную по периметру кольца, что повышает сопротивление усталостному разрушению при циклических радиальных нагрузках. После деформации заготовки подвергают нормализации при 850–870 C либо улучшению — закалке в масле с 840–860 C и высокому отпуску при 560–620 C. Твёрдость после улучшения составляет 235–280 HB, предел текучести — не менее 785 МПа, временное сопротивление — 980 МПа.

Для ответственных кольцевых деталей применяют изотермический отжиг на зернистый перлит, обеспечивающий твёрдость 170–207 HB и подготовку структуры к последующей токарной обработке и поверхностной закалке ТВЧ. Глубина закалённого слоя при индукционной закалке достигает 2–4 мм при твёрдости 50–55 HRC.

Типоразмеры и технические параметры

Нормативная база

• ГОСТ 4543–2016 — химический состав и свойства стали 40Х
• ГОСТ 8479–70 — поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали
• ГОСТ 7062–90 — поковки, изготовляемые ковкой на молотах и прессах
• ГОСТ 14959–2016 — прокат из рессорно-пружинной стали (для смежных марок)
• ТУ 14-1-5241 — кольцевые заготовки для подшипникового производства

Области применения

Кольцевые заготовки из 40Х востребованы в узлах, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках с ограниченным нагревом до 200–250 C. Конкретные направления:

• Зубчатые колёса и венцы редукторов прокатных станов, буровых лебёдок
• Фланцы и переходники трубопроводной арматуры высокого давления
• Кольца подшипников качения крупногабаритных узлов горно-шахтного оборудования
• Шпиндельные втулки и упорные кольца металлорежущих станков
• Ступицы и обоймы муфт в приводах конвейеров и дробилок
• Заготовки для последующей цементации или азотирования в узлах трения

Режимы термической обработки и механические свойства

Оптимальный комплекс свойств достигается при закалке с 850–870 C в масле и отпуске при 520–600 C. После такой обработки предел выносливости при симметричном цикле составляет 350–400 МПа, ударная вязкость KCU — 60–80 Дж/см. Сталь склонна к отпускной хрупкости второго рода, поэтому после высокого отпуска рекомендуется ускоренное охлаждение в воде или масле. При азотировании поверхностная твёрдость достигает 550–650 HV при глубине слоя 0,3–0,5 мм.

Вопросы и ответы