Время работы: Пн-Пт: 8:00 - 17:00
+7 (499) 391-15-46
Москва
Вернуться к списку статей

Сталь 40Х – расшифровка, характеристики, химический состав

Сталь 40Х конструкционная легированная – характеризуется высокой твердостью и износостойкостью. После термической обработки 40Х приобретает механические свойства: высокую ударную вязкость и прочность на разрыв. 

Классификация: Сталь конструкционная легированная.

Применение: Сталь 40Х используют в условиях высокой механической нагрузки и трения благодаря прочности и износостойкости. Это детали машин и механизмов – оси, валы, шестерни, поршни, которые подвергают значительным динамическим нагрузкам. Сталь 40Х также эксплуатируют в узлах, подвергающихся термообработке, для улучшения их механических свойств при рабочих температурах от –40 до +450 °С.

Тип выпуска и вид поставки стали 40Х 

  1. Поковки: ГОСТ 8479-70.
  2. Сортовой и фасонный прокат: ГОСТ 1133-71, ГОСТ 11474-76, ГОСТ 9234-74, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006.
  3. Листы и полосы: ГОСТ 103-2006, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 82-70, ГОСТ 1577-93.
  4. Калиброванный и шлифованный пруток: ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77.
  5. Трубы и соединительные части: ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75, ГОСТ 7909-56, ГОСТ 23270-89, ГОСТ 24950-81, ГОСТ 53383-2009.
  6. Проволока стальная низкоуглеродистая: ГОСТ 1526-81.

Расшифровка обозначения в марке 40Х 

Как читать маркировку стали 40Х? 

  • 40 – содержание углерода в сотых долях процента. В данном случае 40 указывает на 0,4% углерода в составе стали. Чем выше процент углерода, тем выше прочность и твердость сплава.
  • Х – обозначение легирующего элемента хрома (Cr). Хром добавляют в сплав для прочности, твердости и устойчивости к износу. В стали марки 40Х содержание хрома составляет от 0,8% до 1,1%.

Химический состав стали 40Х согласно ГОСТ 4543-2016

Таблица химического состава
 

Элемент Углерод Кремний Марганец Никель Сера Хром Медь Фосфор
Массовая доля, % 0.36-0.44 0.17-0.37 0.5-0.8 < 0.3 < 0.035 0.8-1.1 < 0.3 < 0.035

Физические свойства стали 40Х

Температура, °С Модуль упругости, E 10 -5,МПа Коэффициент линейного расширения, a 10 6, 1/°С Коэффициент теплопроводности, l, Вт/м·°С Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С Удельное электросопротивление (R 109), Ом·м
20 2.14 - 46   210
100 2.11 11.9 46 466 285
200 2.06 12.5 42.7 508 346
300 2.03 13.2 42.3 529 425
400 1.85 13.8 38.5 563 528
500 1.76 14.1 35.6 592 642
600 1.64     14.4 31.9 622 780
700 1.43 14.6 28.8 634 936
800 1.32 - 26 664 1100
900 - - 26.7 - 1140
1000 - - 28 - 1170
1100 - - 28.8 - 120
1200 - - - - 1230

Механические свойства стали 40Х

Состояние поставки, режим термообработки  Сечение, мм Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %  Относительное сужение ψ, % KCU, ударная вязкость, кДж / м2
Пруток. Закалка 860 °C, масло. Отпуск 500 °C, вода или масло 25 780 980 10 45 59
Поковка: нормализация 500 - 800 245 470 15 30 34

Свойства 40Х при повышенных температурах

Температура испытаний, °С        σ0,2, МПа            σB, МПа            δ5, %   ψ, %    KCU, Дж/м2  

Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С

200 700 880 15 42 118
300 680 870 17 58  
400 610 690 18 68 98
500 430 490 21 80 78

Технологические свойства стали 40Х

Температура ковки начала 1250°С, конца 800°С
Свариваемость материала Трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и термообработка

Флокеночувствительность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Твердость стали 40Х: HB 10 -1 = 217 МПа

Применение стали 40Х

Сталь 40Х используют в производстве деталей, испытывающих значительные механические нагрузки и требующих высокой износостойкости. Основные области применения:

  • Машиностроение: Валы, шестерни, оси, шпиндели, стойки и детали, подверженные износу.
  • Автомобилестроение: Изготовление прочных и надежных компонентов трансмиссии и ходовой части – болты, втулки, полуоси, штоки.
  • Станкостроение: Детали станков, которые должны выдерживать вибрации и удары – шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы.
  • Нефтегазовая и энергетическая промышленность: Компоненты оборудования, работающего в сложных условиях – буровые штанги, клапаны и муфты.
  • Инструментальная промышленность: Производство инструментов для штамповки, резки и других видов обработки металлов – фрезы, сверла, штампы, зубила.

Преимущества стали 40Х

  • Высокая прочность: Сталь 40Х обладает отличной прочностью и способностью выдерживать большие механические нагрузки.
  • Хорошая износостойкость: Хром в составе стали улучшает её сопротивление износу, что особенно важно для деталей, работающих в условиях трения и подвижных нагрузок.
  • Хорошая закаливаемость: Сталь 40Х легко поддается закалке, что позволяет значительно повысить её твёрдость и долговечность. 
  • Отличная обрабатываемость: Сталь хорошо поддается механической обработке – резке, шлифовке, сверлению и т. д., что упрощает производство сложных деталей.
  • Устойчивость к коррозии в закаленном состоянии: Хотя сталь 40Х не является нержавеющей, хром добавляет ей некоторую коррозионную стойкость, особенно после термической обработки и в условиях умеренно агрессивных сред.

Недостатки стали 40Х

Сталь марки 40Х обладает рядом недостатков, которые стоит учитывать при её применении:

  • Ограниченная свариваемость – материал требует тщательной подготовки и использования специального оборудования для качественной сварки. Это связано с высоким содержанием углерода, что может привести к образованию трещин при сварке.
  • Подверженность отпускной хрупкости – при нагреве и последующей закалке сталь может стать хрупкой, особенно при неправильной термообработке. Это делает материал менее надежным в условиях высоких нагрузок и требует строгого контроля термообработки.
  • Чувствительность к перегреву – сталь склонна к ухудшению механических свойств при перегреве, что ограничивает её применение в условиях высоких температур.
  • Низкая коррозионная стойкость: Сталь 40Х не является коррозионностойким материалом. Она подвержена ржавлению при эксплуатации во влажных или агрессивных средах, если не используются защитные покрытия.

Аналоги и заменители стали 40Х

Российские аналоги и заменители: марки 38ХА, 40ХН, 40ХР, 40ХС.

Зарубежные аналоги: 

  • 5135, 5140, 5140H, 5140RH, G51350, G51400, H51350, H51400 (США)
  • 1.7034, 1.7035, 1.7045, 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4, 42Cr4 (Германия)
  • SCr435, SCr435H, SCr440, SCr440H (Япония)
  • 37Cr4, 38C4, 38C4FF, 41Cr4, 42C4, 42C4TS (Франция)
  • 37Cr4, 41Cr4, 530A36, 530A40, 530H36, 530H40, 530M40 (Англия)
  • 37Cr4, 37Cr4KD, 41Cr4, 41Cr4KD, 41CrS4 (Евросоюз)
  • 36CrMn4, 36CrMn5, 37Cr4, 38Cr4KB, 38CrMn4KB, 41Cr4, 41Cr4KB (Италия)
  • 37Cr4, 38Cr4, 38Cr4DF, 41Cr4, 41Cr4DF, 42Cr4, F.1201, F.1202, F.1210, F.1211 (Испания)
  • 35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA, 40CrH, 45Cr, 45CrH, ML38CrA, ML40Cr (Китай)
  • 38HA, 40H (Польша).