Сталь 40Х

Общие данные

Заменитель
Сталь 40ХФ, Сталь 40ХР, Сталь 45ХСталь 38ХАСталь 40ХНСталь 40ХС,
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78.

Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74.

Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-81.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70. Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 13663-68.

Назначение
Оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Химический состав (по ГОСТ 4543-2016)

Химический элемент %
Углерод (C) 0.36-0.44
Кремний (Si) 0.17-0.37
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.50-0.80
Никель (Ni), не более 0.30
Фосфор (P), не более 0.035
Хром (Cr) 0.80-1.10
Сера (S), не более 0.035

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло 25 780 980 10 45 59
Поковки. Нормализация. КП 245 500-800 245 470 15 30 34 143-179
Поковки. Нормализация. КП 275 300-500 275 530 15 32 29 156-197
Поковки. Закалка, отпуск. КП 275 500-800 275 530 13 30 29 156-197
Поковки. Нормализация. КП 315 <100 315 570 17 38 39 167-207
Поковки. Нормализация. КП 315 100-300 315 570 14 35 34 167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315 300-500 315 570 12 30 29 167-207
Поковки. Закалка, отпуск. КП 315 500-800 315 570 11 30 29 167-207
Поковки. Нормализация. КП 345 <100 345 590 18 45 59 174-217
Поковки. Нормализация. КП 345 100-300 345 590 17 40 54 174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 345 300-500 345 590 14 38 49 174-217
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 <100 395 615 17 45 59 187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 100-300 395 615 15 40 54 187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 395 300-500 395 615 13 35 49 187-229
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440 <100 440 635 16 45 59 197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 440 100-300 440 635 14 40 54 197-235
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490 <100 490 655 16 45 59 212-248
Поковки. Закалка, отпуск. КП 490 100-300 490 655 13 40 54 212-248

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C 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
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с.
700 140 175 33 78
800 54 98 59 98
900 41 69 65 100
1000 24 43 68 100
1100 11 26 68 100
1200 11 24 70 100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 850 °С, вода
200 1560 1760 8 35 29 552
300 1390 1610 8 35 20 498
400 1180 1320 9 40 49 417
500 910 1150 11 49 69 326
600 720 860 14 60 147 265

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200 490 655 15 45 59 212-248
201-300 440 635 14 40 54 197-235
301-500 345 590 14 38 49 174-217

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1250 °С, конца 800 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость
трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием
В горячекатаном состоянии при НВ 163-168, σB = 610 МПа Ku тв.спл. = 0.20, Ku б.ст. = 0.95.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка °С
Ac1 743
Ac3 815
Ar3 730
Ar1 693
Mn 325

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка +20 -25 -40 -70
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 650 °С. 160 148 107 85
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 580 °С. 91 82 54

Предел выносливости

σ-1, МПа τ-1, МПа n σB, МПа σ0,2, МПа Термообработка, состояние стали
 363  1Е+6  690
 470  1Е+6  940
 509  960  870
 333  240  5Е+6  690
 372 Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С.

Прокаливаемость

Закалка 850 °С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC э
 1.5  4.5  6  7.5  10.5  13.5  16.5  19.5  24  30
 50.5-60.5  48-59  45-57.5  39-5-57  35-53.5  31.5-50.5  28.5-46  27-42.5  24.5-39.5  22-37.5

 

Термообработка Кол-во мартенсита, % Крит.диам. в воде, мм Крит.диам. в масле, мм Крит. твердость, HRCэ
Закалка 50 38-76 16-48 43-46
90 23-58 6-35 49-53

Физические свойства

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 214 211 206 203 185 176 164 143 132
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 85 83 81 78 71 68 63 55 50
Плотность, ρn, кг/см3 7850 7800 7650
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 41 40 38 36 34 33 31 30 27
Уд. электросопротивление (ρ, НОм · м) 278 324 405 555 717 880 1100 1330
Температура испытания, °С 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600 20- 700 20- 800 20- 900 20- 1000
Коэффициент линейного расширения (α, 10-6 1/°С) 11.8 12.2 13.2 13.7 14.1 14.6 14.8 12.0
Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг · °С)) 466 508 529 563 592 622 634 664

Зарубежные аналоги Стали 40Х

США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Бельгия Испания
DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI NBN UNE
5135 1,7034 SCr435 37Cr4 37Cr4 1.7034 36CrMn4 37Cr4 37Cr4
5140 1,7035 SCr435H 38C4 41Cr4 1.7035 36CrMn5 41Cr4 38Cr4
5140H 1,7045 SCr440 38C4FF 530A36 1.7039 37Cr4 45C4 38Cr4DF
5140RH 37Cr4 SCr440H 41Cr4 530A40 37Cr4 38Cr4KB 41Cr4
G51350 41Cr4 42C4 530H36 37Cr4KD 38CrMn4KB 41Cr4DF
G51400 41CrS4 42C4TS 530H40 41Cr4 41Cr4 42Cr4
H51350 42Cr4 530M40 41Cr4KD 41Cr4KB F.1201
H51400 41CrS4 F.1202
F.1210
F.1211
Китай Швеция Болгария Венгрия Польша Румыния Чехия Австралия Юж.Корея
GB SS BDS MSZ PN STAS CSN AS KS
35Cr 2245 37Cr4 37Cr4 38HA 40Cr10 14140 5132H SCr435
38CrA 40Ch 41Cr4 40H 40Cr10q 5140 SCr435H
40Cr 41Cr4 Cr2Z SCr440
40CrA Cr3Z SCr440H
40CrH
45Cr
45CrH
ML38CrA
ML40Cr

Условные обозначения

Механические свойства
σB временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2 предел текучести условный, МПа
σсж предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2 предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05 предел упругости, МПа
σизг предел прочности при изгибе, МПа
σ-1 предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10 относительное удлинение после разрыва, %
ψ относительное сужение, %
ν относительный сдвиг, %
ε относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1 предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB твёрдость по Бринеллю
HV твёрдость по Виккерсу
HSD твёрдость по Шору
Физические свойства
E модуль упругости нормальный, ГПа
G модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn плотность, кг/м3
λ коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ удельное электросопротивление, Ом∙м
α коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)