Сталь 40Х10С2М

Общие сведения

Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 18907-73.

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

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73.

Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-75.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Назначение
Клапаны авиадвигателей, автомобильных и тракторных дизельных двигателей, крепежные детали двигателей. Сталь жаростойкая и жаропрочная мартенситного класса обладает высокими механическими свойствами до 600 °С, однако при длительных выдержках при 500 °С и особенно при 600 °С ударная вязкость резко снижается до 150 кДж/м2.

Химический состав

Химический элемент %
Углерод (C) 0.35-0.45
Кремний (Si) 1.9-2.6
Медь (Cu), не более 0.30
Молибден (Mo) 0.7-0.9
Марганец (Mn), не более 0.8
Никель (Ni), не более 0.6
Титан (Ti), не более 0.2
Фосфор (P), не более 0.030
Хром (Cr) 9.0-10.5
Сера (S), не более 0.025

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2
Закалка 1100 °С, масло. Отпуск 800 °С, вода.
20 670 940 19 41 29
100 570 840 14 26
200 510 820 18 39 69
300 520 830 15 36 81
400 480 760 13 24 85
500 455 660 21 41 87
600 370 430 30 71 113
700 200 220 41 92
Закалка 1010-1050 °С, масло. Отпуск 750 °С, масло (кратковременные испытания)
20 930 10 35
600 390 18 85
700 160 27 96
800 59 30 98
900 34 48 98

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 950-1050 °С.
200 1780 3 8 39 555
300 12 20 540
400 570
500 545
600 1400 22 68 400
700 850 50 58 250

Механические свойства прутка

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2
Прутки. Закалка 1010-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 720-780 °С, масло. 60 735 930 10 35 20
Тепловая выдержка 500 °С, 1000 ч. 670 930 16 33 17
Закалка 1100 °С, масло. Тепловая выдержка 500 °С, 3000 ч. 660 900 17 42 29
Отпуск 800 °С, 3 ч, вода. Тепловая выдержка 500 °С, 5000 ч. 670 910 14 25 16

Механические свойства в зависимости от тепловой выдержки

Термообработка, состояние поставки σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2
Прутки. Закалка 1010-1050 °С, воздух или масло. Отпуск 720-780 °С, масло. 735 930 10 35 20
Тепловая выдержка 500 °С, 1000 ч. 670 930 16 33 17
Закалка 1100 °С, масло. Тепловая выдержка 500 °С, 3000 ч. 660 900 17 42 29
Отпуск 800 °С, 3 ч, вода. Тепловая выдержка 500 °С, 5000 ч. 670 910 14 25 16

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1200 °C, конца 850 °C. Сечения до 350 мм охлаждаются в ямах.
Свариваемость
трудносвариваемая. Способ сварки РДС, необходимы подогрев и последующая термообработка.
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
не чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка °С
Ac1 810
Ac3 950
Ar3 845
Ar1 700

Физические свойства

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 214 211 205 202 196 187 172 151 129
Плотность, ρn, кг/см3 7620 7610 7430
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 17 18 20 22 22 24 25 26
Уд. электросопротивление (ρ, НОм · м) 906 958 1010 1062 1114 1166 1216
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) 10.0 11.0 11.0 11.0 11.0
Удельная теплоемкость (c, Дж/(кг · °С)) 532 561 586

 

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)