Сталь высокопрочная 40ХН2СМА (ЭИ643) и 40ХН2СВА - Inzhener-Info

: Категория: Высокопрочные стали

Сталь высокопрочная

Химический состав в %
Марка стали	C	Si	Mn	Cr	Ni	W	Mo	Fe	S	P
Марка стали	C	Si	Mn	Cr	Ni	W	Mo	Fe	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 или ТУ	Состояние полуфабриката или контрольных образцов	σ_в	δ₅	ψ	а_н	HB(d_отп)
Вид полуфабриката	ОСТ или ТУ	Состояние полуфабриката или контрольных образцов	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
Штамповки и поковки	ОСТ1 90085-73	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 полуфабриката	Состояние материала	Е	σ_пц	σ_0,2	σ_в	δ₅	δ₁₀	ψ	а_н	HB (d_отп)	КIс
Вид полуфабриката	Состояние материала	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 полуфабриката	Состояние материала	μ	Е_сж	σ_пц.сж	σ_0,2сж	G	τ_пц	τ_0,3	τ_в	φ	τ_ср
Вид полуфабриката	Состояние материала	μ	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	Температура испытания, °С	Е	σ_0,2	σ_в	δ₁₀
Состояние материала	Температура испытания, °С	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
Коэффициент термического линейного расширения
Плотность: 7810 кг/м³
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			М_н 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 (σ_в = 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 при240-260°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	σ_всварногосоединения, кгс/мм², притолщине материала, мм(не менее)					а_ншва
Термическая обработка после сварки	Вид сварки	Электрод	Присадочная проволока	Флюс	5	10	15	20	25	кгс·м/см²
Изотермическая закалка, отпуск (σ_в = 180-200 кгс/мм²)	Дуговая	ВИ10-6 (Св-10ХМ)	-	-	120	120	100	90	90	4,5
Изотермическая закалка, отпуск (σ_в = 180-200 кгс/мм²)	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.