Сталь 40ХФА

Общие данные

Заменитель
Сталь 65Г, Сталь 50ХФА, Сталь 30Х3МФ, Сталь 40Х
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 259071, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Полоса ГОСТ 103-76.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Назначение
В улучшенном состоянии — шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и др. детали, работающие при температуре до 400°С; после закалки и низкого отпуска — червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.

Химический состав (по ГОСТ 4543-2016)

Химический элемент %
Углерод (С) 0.37-0.44
Ванадий (V) 0.10-0.18
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 0.025
Хром (Cr) 0.8-1.1
Сера (S), не более 0.025

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
Пруток. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С, вода или масло
25 730 880 10 50 88
Поковки. Закалка. Отпуск.
КП 395 100-300 395 615 15 40 54 187-229
КП 395 300-500 395 615 13 35 49 187-229
КП 490 100-300 490 655 13 40 54 212-248
КП 540 <100 540 685 15 45 59 223-262
КП 540 100-300 540 685 13 40 49 223-263
Пруток. Закалка 860-880 °С, масло. Отпуск 200-230 °С, масло.
<40 1270 1570 35 39 49-53

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, %
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 640 °С
20 840 920 26 63
200 800 900 22 46
300 740 840 18 35
400 710 850 28 50
500 400 490 30 65
600 370 51 80

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HRCэ
Закалка 850 °С, масло. Охлаждение после отпуска с 500 °С в воде.
200 1490 1860 14 43 49 51
300 1450 1650 15 30 30 49
400 1270 1360 14 39 39 46
500 1100 1160 15 61 61 42
600 880 960 19 98 98 34

Механические свойства в зависимости от сечения

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2
Закалка 850 °С, вода. Отпуск 600 °С, воздух. (Образцы тангенциальные)
Место вырезки образца — центр 50 900 940 15 45 69
Место вырезки образца — центр 80 810 890 11 33 39
Место вырезки образца — центр 120 710 860 12 37 64
Место вырезки образца — центр 160 610 830 15 46 45
Место вырезки образца — 1/2R 160 710 850 16 44 47
Место вырезки образца — центр 200 490 710 17 49 57
Место вырезки образца — 1/2R 200 510 800 18 49 47
Место вырезки образца — центр 240 490 710 18 51 71
Место вырезки образца — 1/2R 240 570 770 19 50 54
Место вырезки образца -край 240 700 830 17 49 61

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1250 °С, конца 860-800 °С. Сечения до 200 мм охлаждаются в мульде, 201-300 мм — с печью.
Свариваемость
трудносвариваемая. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием
После закалки и отпуска при НВ = 241, Ku тв.спл. = 0.75, Ku б.ст. = 0.65.
Склонность к отпускной способности
склонна
Флокеночувствительность
чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка °С
Ac1 760
Ac3 800
Ar3 725
Ar1 680
Mn 214

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка +20 -20 -70
Закадка 850 °С, масло. Отпуск 600 °С. 92 61 55

Предел выносливости

σ-1, МПа τ-1, МПа n σB, МПа Термообработка, состояние стали
 480  1Е+6  1220 Закалка 880 °С, масло. Отпуск 230 °С. НВ 387
 421  1Е+6  990 Закалка 880 °С, масло. Отпуск 550 °С. НВ 288
 372  265  1Е+6  960 Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С. НВ 258

Прокаливаемость

Твердость, HRCэ.

Расстояние от торца, мм / HRC э
 1.5  3  4.5  6  9  12  15  18  27  39
 51.5-60.5  51.5-59.5  50.5-58.5  48-57.5  39.5-54  35-50.5  34-46.5  32.5-43  30.5-39  27-39

Физические свойства

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 215 212 205 199 182 173 166 144 135
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 84 83 80 77 71 66 64 56 52
Плотность, ρn, кг/см3 7810
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 37 37 37 36 33 31 31 30 28
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) 12.1 12.6 13.0 13.3 13.8 14.2 14.6 11.8
Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг · °С)) 466 508 529 563 592 621 634 664

Зарубежные аналоги Стали 40ХФА

США Германия Япония Франция Англия Евросоюз Италия Испания
DIN,WNr JIS AFNOR BS EN UNI UNE
4140 1,7223 SCM440 42CD4TS 01.05.3111 41CrMO 41CrMo4 40CrMo4
4142 41CrMo4 42CrMO4 42CrMo4
6135 708M40 F.1252
G41400 F.8332

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)