Конструкційна легована сталь 40х
З усіх матеріалів, застосовуваних у машинобудуванні, верстатобудуванні, приладобудуванні та інших промислових областях, саме широке поширення отримала сталь. Вибір її марок величезний, в залежності від свого складу будь-яка сталь володіє тими чи іншими якостями і відноситься до різних груп за своїми показниками. Сталь 40Х відноситься до класу конструкційних легованих сталей.
Хімічні компоненти, що входять до складу
Якщо розглядати процентний склад представленого сплаву, цифра 40 означає, що в ньому міститься в процентному співвідношенні вуглець до значення 0,44%, буква Х - зумовлює наявність легирующей добавки - хрому до 1,1%. Більш докладний склад хімічних компонентів представлений в таблиці нижче. Рівноцінною заміною для цієї марки можуть служити такі сплави, як 40ХН, 45Х, 40ХН, 40ХС.
| Вуглець,% | Хром,% | Кремній,% | Марганець,% | Нікель,% | Фосфор,% | Сірка,% | Мідь,% |
| 0,36-0,44 | 0,8-1,1 | 0,17-0,37 | 0,5-0,8 | до 0,3 | до 0,035 | до 0,3 | до 0,035 |
Леговані стали отримують шляхом переплавки або виробництвом на свіжій шихті. Якщо використовується шихта, попередній розрахунок вмісту в ній хрому повинен враховувати втрати при виплавці, але це значення не повинно перевищувати параметра 0,4%, інакше в процесі вийдуть високолеговані відходи. Рафінування металу легирующими елементами проводиться сильними раскислителями, після чого вводиться шлак, оброблений вуглецем і кремнієм. Після впливу відновного шлаку конструкційна сталь добре раскисляют, що забезпечує хороше затвердіння.
Термічна обробка
Для сталі 40Х послідовність термообробки наступна. Спочатку виконується гарт в масляному середовищі, а потім відпустку в маслі або на повітрі. Для кожної деталі вибирається свій режим термообробки, він залежить від навантажень, в яких ця деталь застосовується, оскільки різні режими дають різну твердість вироби. Режим термообробки розраховується залежно від критичних точок, досягаючи які матеріал зазнає фізичні і хімічні зміни і змінює свої властивості і характеристики. Сталь 40Х має наступні критичні точки: Ac1 = 743, Ar1 = 693 Ac3 = 782, Ar3 = 730. Загартування здійснюється при температурі 860 ordm-С, середовищем служить масло, часовий інтервал становить 4 години. Потім виконується низький відпустку при температурі 200 ordm-С на повітрі або можна застосувати температурний параметр 500 ordm-С і провести обробку в масляному середовищі. Після такого режиму термообробки досягається наступна міцність сталі НВ - 217 і HRC - 45.
Якісні показники
Міцний і твердий матеріал, здатний витримувати великі навантаження і не піддаватися руйнуванню - так можна оцінити сталь 40Х. Характеристики, якими вона володіє:
- хороші корозійні властивості;
- стійкість до коливань температури;
- високі показники міцності;
- естетичні якості.
Але крім позитивних показників сталь 40Х має і негативні властивості. Сюди можна віднести:
- схильність до утворення флокенов;
- відпускну крихкість;
- погану свариваемость.
Флокеночутливість
Це дефект, який виходить під час прискореного охолодження сплаву після відливання, у вигляді внутрішніх тріщин. Він може виникнути під час гарячої деформації легованої сталі. Також він може проявлятися на поверхні у вигляді чітких ділянок овальної або зигзагоподібної форми. Освіта цього дефекту може відбуватися внаслідок надлишку виділення водню під час термообробки. Боротися з цим недоліком можна за допомогою високотемпературної термообробки і оптимального режиму охолодження. Ще можна застосовувати метод вакуумізації сплаву, що допоможе знизити вміст водню в процентному відношенні.
Відпускна крихкість
Виникає під час повільного охолодження легованих конструкційних сталей після відпустки, викликана вона різким зниженням в'язкості. Для порівняння значення в'язкості може впасти в 5-10 разів у порівнянні з цим же показником при швидкому охолодженні сталі. Повільне охолодження впливає тільки на ударну в'язкість, інші характеристики стали воно не знижує. Занадто швидке охолодження може викликати внутрішні напруження, які можуть призводити до деформації виробу.
Труднощі зварювальних робіт
Сталь 40Х відноситься до четвертої групи по зварюваності. Виконання зварювальних швів може призводити до утворення тріщин. Знизити прояв цих дефектів можна за допомогою попереднього підігріву. Також потрібна попередня підготовка крайок. Виконувати зварювальні роботи цієї марки можна дугового зварюванням: ручний або електрошлаковою, також можна застосувати контактну зварку. Після контактно-точкового потрібна додаткова термообробка. Для ручного зварювання застосовуються спеціальні електроди для легованих сталей Е85 УОНИ-13/85. Тип і положення свариваемого шва можуть бути будь-які.
Область застосування
Ця марка стали володіє рядом властивостей, завдяки яким вона охоплює досить велику область застосування. З неї виконують заготовки сортового і фасонного металопрокату різних профілів, а також виготовляють листи, труби, поковки, отримані методом кування. Застосовують такий металопрокат для різального інструменту. Сталь 40, яка не була схильна термообробці, дуже вигідно використовувати для неробочих хвостових частин - корпусів метчиков, насадок, розгорток.
Покращений сплав, отриманий під впливом термічної обробки, яку ми розглянули раніше, використовується для відповідальних конструкцій. До таких належать: вінці зубчастих коліс, вали, осі, втулки, болти, плунжери. Знайшла ця марка своє застосування в конструкціях, що експлуатуються при низьких температурах на відкритому повітрі, її використовують у північних широтах для облаштування залізничних і автомобільних мостів.
