Сталь высокопрочная 40ХН2СМА (ЭИ643) и 40ХН2СВА

Химический состав в %
Марка
стали
C Si Mn Cr Ni W Mo Fe S P
не более
40ХН2СМА 0,36-0,43 0,7-1,0 0,5-0,8 0,8-1,1 2,5-3,0 - 0,3-0,4 Основа 0,025 0,025
40ХН2СВА 0,36-0,43 0,7-1,0 0,5-0,8 0,8-1,1 2,5-3,0 0,8-1,2 - Основа 0,025 0,025
Металл вакуумно-дугового переплава содержит не более 0,011% S и 0,015% P; суммарное содержание этих элементов не должно превышать 0,022%.
Механические свойства по ОСТ или ТУ (не менее)
Вид
полуфабриката
ОСТ
ТУ
Состояние полуфабриката
или контрольных образцов
σв   δ  ψ  ан HB (dотп)
кгс/мм2 % кгс·м/см2 мм
Прутки
горячекатанные
и кованные
ЧМТУ
1-607-68

Отожженные

- - - - ≥3,7
Термически обработанные
по режиму
:
закалка с 900±10°С в
масле, 
отпуск при 200-260°С
190 9 40 5 -
- - - 2,5 -
Штамповки и
поковки
ОСТ1
90085-73
Нормализованные или после
высокого отжига при 880-920°С,
или после нормализации при
880-920°С и высокого отпуска
при 670-690°С
- - - - ≥3,8
Термически обработанные
по режиму
:
 
закалка с 900±10°С в
масле, отпуск при 200-260°С
190 8 35 5 ≤2,7

Прутки,
поковки
ТУ14-1
-313-72
Отожженные - - - - ≥3,7
Термически обработанные
по режиму
:
 
закалка с 900±10°С в
масле, отпуск при 200-300°С
190 8 35 5 ≤2,7
- - - 2 -
Трубы ТУ14-3-
170-73
Термически обработанные
по режиму
:
 
закалка с 900±10°С в
масле, отпуск при 200-260°С
190 8 40 2,5 ≤2,7
Трубы ТУ14-3-
114-71
Термически обработанные
по режиму
:
 
 
закалка с 900±10°С в
масле, отпуск при 200-260°С
190 9 40 2,5 ≤2,7
Механические свойства при растяжении, сжатии, кручении, срезе и ударном изгибе при комнатной температуре
Вид
полу-
фабри-
ката
Состояние
материала
Е σпц σ0,2 σв δ5 δ10 ψ ан HB (dотп) КIс
кгс/мм2 % кгс·м/см2 мм кгс/мм3/2
Прутки Термически обработанный
по режиму
:
 
изотермическая закалка
в селитровой ванне
при 240-260°С,
отпуск при 240-260°С
19500 95 140 190 10 7 50 5 - 200
отпуск при 660-670°С,
8-12 часов
- - - 90 18 - 50 - 3,8 -
Вид
полу-
фабри-
ката
Состояние
материала
μ Есж σпц.сж σ0,2сж G τпц τ0,3 τв φ τср
кгс/мм2 град кгс/мм2
Прутки Термически обработанный
по режиму
:
  
изотермическая
закалка в селитровой
ванне при 240-260°С,
отпуск при 240-260°С
0,25 21000 95 145 7800 50 95 160 9 120
отпуск при 660-670°С,
8-12 часов
- - - - - - - - - -
Механические свойства при комнатной и высоких температурах
Состояние
материала
Темп-ра
испыт-я,
°С
Е
σ0,2 σв δ10
кгс/мм2 %
Термически обработанный
по режиму
изотермическая
закалка в селитровой
ванне при 240-260°С,
отпуск при 240-260°С
20 19500 140 190 7
200 18500 120 185 10
300* 18000 115 175 12
* После изотермической закалки отпуск при 310°С

Физические свойства
Плотность: 7810 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600
α·106 1/град 11,2 11,9 12,5 12,9 13,3 13,4
Температура, °С
20-100 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600
α·106 1/град 11,2 12,7 13,5 14,2 15,0 14,0
Коэффициент теплопроводности
Температура, °С
25 100 200 300 400 500 600 700
λ вт/м·град 28,1 28,9 30,2 31,4 32,3 32,7 31,9 30,2
Удельная теплоемкость
Температура, °С 100 200 300 400 500 600 700
с кдж/кг·град 0,503 0,545 0,587 0,629 0,712 0,796 0,880
Удельное электросопротивление
Температура, °С 20
ρ·106 ом·см 42-44
Критические точки
Ас1 700°С Ас3 750-770°С Мн 250°С

Технологические данные
Горячая обработка давлением
Сталь хорошо деформируется в горячем состоянии. Температурный интервал деформации 1180-850°С.
Метод выплавки
Сталь выплавляется методом вакуумно-дугового переплава.
Рекомендуемая термическая и химико-термическая обработка

Предварительная термическая обработка: нормализация с 900°С и последующий отпуск при 670-690°С в течение 4-16 часов, охлаждение на воздухе. (Высокий и изотермические отжиги для стали практически неприемлемы).

Окончательная термическая обработка (σв = 180-200 кгс/мм2): изотермическая закалка с 900°С в селитровой ванне при 240-260°С, выдержка 2-3 часа, далее охлаждение на воздухе, отпуск при 240-260°С, выдержка 2-3 часа.

Прокаливаемость не регламентируется.

Окалина удаляется обдувкой металлическим песком; травление закаленных деталей не допускается.

Обработка резанием

Сталь удовлетворительно обрабатывается резанием в отожженном состоянии. В закаленном состоянии сталь может обрабатываться точением, фрезерованием, развертыванием пластинами из твердых сплавов Т15К6 и Т30К4.

Свариваемость

Сталь сваривается ручной дуговой и автоматической сваркой под флюсом. Конструкции подвергаются термической обработке после сварки.

Все детали, независимо от конфигурации свариваются только в подогретом состоянии. Условия сварки (предварительный подогрев и последующий отпуск) такие же, как для стали 30ХГСН2А.

После сварки все детали необходимо подвергать высокому отпуску при 650°С с выдержкой не менее 30 мин. Время, затрачиваемое на перенос деталей в печь, должно быть минимальным, чтобы металл в месте сварки сохранил температуру не ниже 250°С.

После вышеуказанной операции детали подвергаются повторному нагреву при 650°С, выдержка не менее 30 мин, охлаждение на воздухе.

После сварки цилиндрических деталей перед закалкой подкладные кольца с внутренней поверхности удаляются — оставлять их категорически запрещается.

Сталь 40ХН2СМА может свариваться со сталями 30ХГСН2А, 18ХНВА, 12Х2НВФА, 30ХГСА и малоуглеродистой сталью. Условия сварки при этом должны быть такими же, как при сварке стали 40ХН2СМА.

Применяемые при сварке электроды, присадочная проволока и флюсы, а также механические свойства сварных соединений приведены в таблице.

Свойства сварных соединений
Термическая
обработка
после
сварки
Вид
сварки
Электрод Присадочная
проволока
Флюс σв сварного соединения,
кгс/мм2, при толщине
материала, мм (не менее)
ан шва
5 10 15 20 25 кгс·м/см2
Изотермическая
закалка, отпуск
в = 180-200 кгс/мм2)
Дуговая ВИ10-6
(Св-10ХМ)
- - 120 120 100 90 90 4,5
Автоматическая
дуговая под
флюсом
- 0Х4МА АН-15 - 120 120 120 120 4
Применение

Детали шасси, оси, болты, шпильки, работающие на срез, и другие детали, не имеющие значительных концентраторов напряжений, работающие при температурах до 250°С.

Диаграмма растяжения и сжатия до предела текучести стали 40ХН2СМА при комнатной температуре 
Диаграммы растяжения до предела текучести стали 40ХН2СМА при комнатной и высоких температурах
Диаграмма изотермического превращения аустенита стали 40ХН2СМА
Влияние продолжительности и температуры отпуска после нормализации на твердость стали 40ХН2СМА
Влияние температуры отпуска на механические свойства и количество остаточного аустенита стали 40ХН2СМА
Малоцикловая усталость стали 40ХН2СМА
Влияние чистоты обработки поверхности на малоцикловую усталость стали 40ХН2СМА
Влияние поверхностного упрочнения на малоцикловую усталость стали 40ХН2СМА
Малоцикловая усталость стали 40ХН2СМА
Влияние толщины хромового покрытия на малоцикловую усталость стали 40ХН2СМА
Кривые выносливости сталей 40ХН2СМА, 30ХГСН2А, 30Х2ГСН2ВН, 30Х2Н2СВМФА при консольном изгибе с частотой 2500 об/мин
Кривые выносливости сталей 40ХН2СМА, 30ХГСН2А, 30Х2ГСН2ВН, 30Х2Н2СВМФА при консольном изгибе с частотой 2500 об/мин
Влияние различных методов обработки поверхности и поверхностного упрочнения на предел выносливости стали 40ХН2СМА
Влияние длины поверхностной трещины на прочность стали 40ХН2СМА при растяжении на воздухе

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3