Сталь 40: характеристики, свойства, аналоги
Сталь марки 40 – конструкционная качественная углеродистая сталь, предназначенная для строительства и машиностроения. Продукция из стали 40 выпускается в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ 1050 и ДСТУ 7809
Классификация: Сталь конструкционная углеродистая качественная.
Продукция: Толстолистовой и тонколистовой прокат в рулонах и листах, полуфабрикаты, сортовой прокат, в том числе фасонный..
Химический состав стали 40 (анализ ковшевой пробы) в соответствии с ДСТУ 7809, %
|
Si
|
Mn
|
Ni
|
P
|
S
|
Cr
|
Cu
|
|
0.17-0.37
|
0.50-0.80
|
≤0.30
|
≤0.035
|
≤0.040
|
≤0.25
|
≤0.30
|
Механические свойства стали 40 после нормализации
Предел текучести, Н/мм2, не менее
|
Временное сопротивление разрыву, Н/мм2, не менее
|
Минимальное относительное удлинение, %, не менее
|
Относительное сужение, %, не менее
|
335
|
570
|
19
|
45
|
Аналоги стали 40
США
|
1040, 1042, G10400, G10420
|
Япония
|
S40C, S43C, SWRCh48K, SWRCh50K
|
Евросоюз
|
1. 1186, C35, C40, C40E
|
Китай
|
40, ML40
|
Швеция
|
1555, 1650
|
Польша
|
40, 40A, 40rs, D40, P40
|
Чехия
|
12041
|
Австралия
|
1040, M1040
|
Южная Корея
|
SM40C
|
Применение
Сталь марки 40 зачастую используют для изготовления шатунов, зубчатых колес, коленчатых валов, зубчатых венцов, маховиков, осей и болтов. Также её используют для изготовления поверхностно-упрочненных деталей средних размеров – длинных валов, ходовых валиков, зубчатых колес и пр., деталей трубопроводной арматуры, рабочих элементов сельскохозяйственных машин.Сталь 40 используется в креплениях трубопроводов / котлов для тепловых и атомных электростанций, а также в блоке / соединительных элементах для турбин.
Сваривание
Сталь 40 имеет ограниченную свариваемость (для получения качественных сварных соединений необходим предварительный подогрев и отжиг после сварки). Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, электрошлаковая сварка. Контактная сварка без ограничений.
характеристики и расшифовка, применение и свойства стали
Сварка стали 40х
Свариваемость данной стали относят к 4-й группе, и шов часто провоцирует появление трещин. Исходя из этой опасности, 40Х перед сваркой предварительно разогревают.
Помимо этого, выполняют подготовку кромок (при дуговой сварке). При контактно-точечной сварке необходима термообработка.
Также сталь 40х сложна при резке с использованием сварочного оборудования.
Виды обработки 40х
Чтобы улучшить характеристики и эксплуатационные свойства, сталь и изделия подвергают термообработке.
Закалка обеспечивает значительное повышение степени твёрдости, но увеличивает хрупкость, которую снижает отпуск (как и снимает внутреннее напряжение).
Закалку необходимо проводить в масляной среде, что увеличивает качество слоя поверхности. А последующее охлаждение можно выполнять как в масляной, так и в воздушной средах. Охлаждение в воде не рекомендуется, поскольку приводит к образованию окалины.
Форма поставки стали 09Г2С
Поставляется в виде сортового проката, включая фасонный, серебрянки, листа толстого, полосы, прутка: калиброванный и шлифованный, слябов и поковок, трубопроката.
Область применения
Для производства изделий, которые эксплуатируются в условиях нагрузок, и требуют повышенной прочности – оси и полуоси, шестерни, штоки, валы коленчатые и кулачковые, шпиндели, болты, втулки и пр.
Применение стали 40х с учётом характеристик и свойств
Свойства данной стали, обусловленные её характеристиками, определяют широкую сферу использования.
-
Благодаря прочности и твёрдости из 40х целесообразно изготавливать листовую продукцию, например, в процессах штампования — холодным или горячим методом. Стальные листы подходят для обшивки каркасов. -
Эти же качества позволили использовать поковки и слябы в качестве основы для изготовления деталей, эксплуатация которых предполагает большие нагрузки. -
Антикоррозионные свойства позволяют производство трубной продукции (в системах отопления, для транспортирования агрессивных рабочих сред. -
Прокат из стали 40х незаменим в машиностроении – производство разнообразных деталей. -
После термообработки 40х подходит для изготовления валов, зубчатых изделий, болтов и пр.
Аналоги 40Х
Марка: 40Х (аналоги: 38ха, 40хс, 40хн, 40хф, 40хр, 45х)
Сталь 40 | ТД СпецСплав
Характеристика материала сталь 40
Марка : | 40 |
Заменитель: | 35, 45, 40г |
Классификация: | Сталь конструкционная углеродистая качественная |
Применение: | трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса, втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град. |
ГОСТ | ГОСТ 1050-88 |
Химический состав в % материала сталь 40
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
0.37 – 0.45 | 0.17 – 0.37 | 0.5 – 0.8 | до 0.25 | до 0.035 | до 0.035 | до 0.25 | до 0.3 | до 0.08 |
Температура критических точек материала сталь 40
Ac1 = 724 , Ac3(Acm) = 790 , Ar3(Arcm) = 760 , Ar1 = 680
Механические свойства при Т=20
oС материала сталь 40
Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
– | мм | – | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | – |
Прокат | до 80 | 580 | 340 | 19 | 45 | 600 | Нормализация | |
Лист холоднокатанный | до 4 | 520 | 18 | |||||
Лист горячекатанные | до 4 | 520 | 17 | |||||
Лист | до 60 | 570 | 20 | Нормализация | ||||
Трубы холоднокатанные | 580 | 320 | 17 | Нормализация | ||||
Трубы горячекатанные | 600 | 340 | 16 |
Твердость
Твердость материала 40 после отжига | HB 10 -1 = 187 МПа |
Твердость материала 40 горячекатанного отожженного | HB 10 -1 = 163 МПа |
Твердость материала 40 калиброванного нагартованного | HB 10 -1 = 207 МПа |
Физические свойства материала сталь 40
T | E 10– 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
20 | 2. 13 | 51.5 | 7850 | 483 | 160 | |
100 | 2.1 | 11.9 | 50.6 | 486 | 221 | |
200 | 1.98 | 12.7 | 48.1 | 497 | 296 | |
300 | 1.9 | 13.5 | 45.6 | 512 | 387 | |
400 | 1.85 | 14.05 | 41.9 | 529 | 493 | |
500 | 1.79 | 14.5 | 38.1 | 550 | 619 | |
600 | 1.67 | 14.9 | 33.5 | 574 | 766 | |
700 | 1.6 | 15.15 | 30 | 628 | 932 | |
800 | 12.5 | 24.8 | 674 | 1110 | ||
900 | 13.5 | 25.7 | 657 | 1150 | ||
1000 | 14.5 | 26.9 | 653 | 1180 | ||
1100 | 15.2 | 28 | 649 | 1207 | ||
1200 | 15. 8 | 29.5 | 649 | 1230 | ||
T | E 10– 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства материала сталь 40
Свариваемость: | ограниченно свариваемая. |
Флокеночувствительность: | не чувствительна. |
Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
Зарубежные аналоги материала сталь 40
Внимание! Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.
США | Германия | Япония | Франция | Евросоюз | Китай |
– | DIN,WNr | JIS | AFNOR | EN | GB |
Обозначения:
Механические свойства : | |
sв | – Предел кратковременной прочности , [МПа] |
sT | – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
d5 | – Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
y | – Относительное сужение , [ % ] |
KCU | – Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
HB | – Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Физические свойства : | |
T | – Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
E | – Модуль упругости первого рода , [МПа] |
a | – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o – T ) , [1/Град] |
l | – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
r | – Плотность материала , [кг/м3] |
C | – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o – T ), [Дж/(кг·град)] |
R | – Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость : | |
без ограничений | – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
ограниченно свариваемая | – сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
трудносвариваемая | – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг |
характеристики, применение, таблица с маркировкой и расшифровкой
Согласно нормативным документам в обозначение стали входят буквы и цифры, которые указывают примерный химический состав сплава. Первые цифры в записи у низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей показывают количество углерода в сотых долях процента. Буквы обозначают легирующие добавки, входящие в материал. Их содержание указывается числом, следующим за буквенным обозначением. При концентрации элемента менее 1 % число отсутствует. Так, в стали 40Х содержится 0,4 % углерода и менее 1 % хрома.
Химический состав стали
Сталью называют сплав железа с углеродом концентрацией не более 2,14 %. 40Х относится к качественным углеродистым конструкционным сталям. Кроме углерода в сплав входят легирующие добавки и вредные примеси.
Fe, %
| C, %
| Si, %
| Mn, %
| Ni, %
| S, %
| P, %
| Cr, %
| Cu, %
|
Около 97
| 0,36 – 0,44
| 0,17 – 0,37
| 0,50 – 0,80
| Не более 0,30
| Не более 0,035
| Не более 0,035
| 0,80 – 1,10
| Не более 0,30
|
Химические элементы в стали по-разному влияют на её свойства:
- Железо является основой любой стали и образует кристаллическую решетку, в которой растворяется углерод и другие химические элементы;
- Углерод проникает между атомами решетки железа и повышает прочностные свойства стали (твёрдость, предел текучести, предел прочности), понижая пластичность;
- Кремний и марганец вводятся при выплавке для раскисления стали. Они связывают атомы кислорода и образуют лёгкие оксиды, всплывающие на поверхность расплава в виде шлака;
- Никель способствует росту прочности и вязкости стали, снижает склонность к хрупкому разрушению;
- Сера и фосфор являются вредными примесями, попадающими в расплав из руды. Они повышают хрупкость металла и снижают сопротивление коррозии;
- Хром в составе стали образует твёрдые карбидные частицы, в результате чего улучшаются её прочностные свойства, но ухудшается пластичность;
- Медь попадает в сплав из руды и стального лома. Она не образует химических соединений и твёрдых растворов с железом, поэтому присутствие более 1 % этого элемента нежелательно.
Все легирующие добавки повышают прокаливаемость стали, то есть максимальную глубину проникновения упрочнённой зоны при закалке.
Физические и механические свойства сплава
40Х является среднеуглеродистой сталью и чаще всего применяется после закалки и высокого отпуска. В этом состоянии структура стали состоит из мелких однородных частиц. Такая термическая обработка называется улучшением, так как обеспечивает сочетание высоких прочностных свойств с вязкостью и пластичностью. После закалки в масло с температуры 860 ℃ и отпуска при 500 – 800 ℃ поковки из стали 40Х обладают следующими свойствами.
Прочностные
|
|
Временное сопротивление
|
655
|
Предел текучести
|
490
|
Твёрдость по Бринеллю
|
212 – 248
|
Пластические
|
|
Относительное
|
15
|
Ударная вязкость
|
59
|
Для повышения прочностных свойств уменьшают температуру отпуска стали. Отпуск при 200 ℃ позволяет увеличить предел текучести до 1560 МПа, предел прочности до 1760 МПа, твёрдость до 552 HB, при этом произойдёт снижение ударной вязкости до 29 Дж/см2.
Сталь трудно поддаётся сварке, склонна к образованию хрупких мартенситных структур в зоне термического влияния сварного шва. Получение качественного соединения при ручной электродуговой и электрошлаковой сварке возможно при использовании дополнительного источника нагрева. Для снижения остаточных напряжений требуется термическая обработка швов. Точечная контактная сварка может производиться без подогрева.
Области применения стали 40Х
40Х относится к конструкционным сталям и применяется в производстве деталей машин и станков, крепежных элементов. Высокая прочность в сочетании с достаточной пластичностью позволяют изготавливать детали сложной конфигурации, подвергающиеся повышенным нагрузкам: шестерни, коленчатые валы, зубчатые рейки. Сталь 40Х целесообразно применять для изготовления цилиндрических деталей (валов, шпинделей, штоков, плунжеров, болтов, осей) с диаметром не более 20 мм. Этот параметр ограничивается глубиной прокаливаемости сплава.
Сталь 40Х показывает хорошие свойства при обработке давлением, поэтому её применяют для изготовления деталей штамповкой, ковкой, прокаткой. ГОСТ регламентирует трубы и различный листовой и фасонный прокат из 40Х.
Краткие обозначения: | ||||
σв | — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
σ0,05 | — предел упругости, МПа | Jк | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
δ5,δ4,δ10 | — относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
ν | — относительный сдвиг, % | n | — количество циклов нагружения | |
sв | — предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | — удельное электросопротивление, Ом·м | |
ψ | — относительное сужение, % | E | — модуль упругости нормальный, ГПа | |
KCU и KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
sT | — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | — коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С) | |
HB | — твердость по Бринеллю | C | — удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м3 | |
HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С | |
HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | — предел длительной прочности, МПа | |
HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа |
Химический состав и свойства металлов, из которых мы производим клещи и молотки
Мы работаем практически с любыми ковкими материалами, по желанию Заказчика. Есть предпочтительные для нас материалы, с которыми накоплен большой опыт и которые отлично себя зарекомендовали в производстве. Это сталь СТ-3, Медь М1 и латунь Л63. С ними мы работаем чаще других. Клещи кузнечные и клещи для термистов мы изготавливаем из стали Ст-3, молотки для деликатной формовки и для работы во взрывоопасной среде — из меди или латуни с содержанием меди до 70%.
Химический состав и свойства меди марки М1:
Fe | до 0,005 | |
Ni | до 0,002 | |
S | до 0,004 | |
Cu | 99,9 | |
As | до 0,002 | |
Pb | до 0,005 | |
Zn | до 0,004 | |
Ag | до 0,003 | |
O | до 0,05 | |
Sb | до 0,002 | |
Bi | до 0,001 | |
Sn | до 0,002 |
Твердость материала: HB 10 -1 = 45 МПа | |
Линейная усадка, %: 2.1 | |
Температура литья, °C: 1150 — 1250 | |
Температура плавления, °C: 1083 | |
Коэффициент трения со смазкой: 0. 011 | |
Коэффициент трения без смазки: 0.43 |
Механические свойства сплава М1 при Т=20oС | |||||||
Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | sT (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
сплав мягкий | 200-250 | 90-150 | 60 | ||||
сплав твердый | 400-490 | 300-450 | 6 |
Физические свойства сплава М1 | ||||||
T (Град) | E 10— 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
20 | 1.28 | 387 | 8940 | 390 | 17.8 | |
100 | 1. 32 | 16.7 |
Химический состав и свойства латуни марки Л63:
Класс: Латунь, обрабатываемая давлением | |
Использование в промышленности: для деформации в холодном состоянии глубокой вытяжкой, волочением, прокаткой, чеканкой, изгибом; для изготовления изделий криогенной техники; пригоден для пайки и сварки; хорошо полируется |
Fe | до 0,2 | Л63″> |
P | до 0,001 | |
Cu | 62 — 65 | |
Pb | до 0,07 | |
Zn | 34,5 — 38 | |
Sb | до 0,005 | |
Bi | до 0,002 |
Твердость материала: HB 10 -1 = 150 — 160 МПа | |
Температура плавления, °C: 906 | |
Коэффициент трения со смазкой: 0.012 | |
Коэффициент трения без смазки: 0.39 |
Механические свойства сплава Л63 при Т=20oС | |||||||
Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | sT (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
сплав твердый | 680-750 | 2-4 | |||||
сплав мягкий | 380-450 | 40-50 |
Физические свойства сплава Л63 | ||||||
T (Град) | E 10— 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
20 | 1.16 | 8440 | 74 | |||
100 | 20.5 |
Химический состав и свойства стали марки 40Х:
Марка: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР)
Класс: Сталь конструкционная легированная
Использование в промышленности: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.
C | 0,36 — 0,44 | |
Si | 0,17 — 0,37 | |
Mn | 0,5 — 0,8 | |
Ni | до 0,3 | |
S | до 0,035 | |
P | до 0,035 | |
Cr | 0,8 — 1,1 | |
Cu | до 0,3 | |
Fe | ~97 |
Удельный вес: 7820 кг/м3
Твердость материала: HB 10 -1 = 217 МПа
Температура критических точек: Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693
Флокеночувствительность: чувствительна
Свариваемость: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв=610 МПа, К υ тв. спл=1,2 и Кυ б.ст=0,95
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
Склонность к отпускной хрупкости: склонна
Механические свойства стали 40Х | |||||||||
ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | НВ, не более |
4543-71 | Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло | 25 | 780 | 980 | 10 | 45 | 59 | ||
8479-70 | Поковки: нормализация | 500-800 300-500 | 245 275 | 245 275 | 470 530 | 15 15 | 30 32 | 34 29 | 143-179 156-197 |
закалка, отпуск | 500-800 | 275 | 275 | 530 | 13 | 30 | 29 | 156-197 | |
нормализация | до 100 100-300 | 315 | 315 | 570 | 17 14 | 38 35 | 39 34 | 167-207 | |
закалка, отпуск | 300-500 500-800 | 315 | 315 | 570 | 12 11 | 30 30 | 29 29 | 167-207 | |
нормализация | до 100 100-300 300-500 | 345 | 345 345 | 590 | 18 17 14 | 45 40 38 | 59 54 49 | 174-217 | |
закалка, отпуск | до 100 100-300 300-500 | 395 | 395 | 615 | 17 15 13 | 45 40 35 | 59 54 49 | 187-229 |
Механические свойства стали 40Х в зависимости от сечения | ||||||
Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ4 (%) | ψ % | KCU (кДж / 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 |
Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска | ||||||
Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | HB |
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 стали 40Х при повышенных температурах | |||||
Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
Закалка 830 °С, масло. Отпуск 550 °С | |||||
200 300 400 500 | 700 680 610 430 | 880 870 690 490 | 15 17 18 21 | 42 58 68 80 | 118 98 |
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отоженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с | |||||
700 800 900 1000 1100 1200 | 140 54 41 24 11 11 | 175 98 69 43 26 24 | 33 59 65 68 68 70 | 78 98 100 100 100 100 |
Предел выносливости стали 40Х | |||
σ-1, МПА | J-1, МПА | n | Состояние стали |
363 470 509 333 372 | 240 | 106 106 5*106 | σв=690 МПа σв=690 МПа σ0,2=690 МПа, σв=690 МПа σв=690 МПа Закалка 860 °С, масло, отпуск 550 °С |
Ударная вязкость стали 40Х KCU, (Дж/см2) | ||||
Т= +20 °С | Т= -25 °С | Т= -40 °С | Т= -70 °С | Термообработка |
160 91 | 148 82 | 107 | 85 54 | Закалка 850 °С, масло, отпуск 650 °С Закалка 850 °С, масло, отпуск 580 °С |
Прокаливаемость стали 40Х (ГОСТ 4543-71) | ||||||||||
Расстояние от торца, мм | Примечание | |||||||||
1,5 | 4,5 | 6 | 7,5 | 10,5 | 13,5 | 16,5 | 19,5 | 24 | 30 | Закалка 860 °С |
20,5-60,5 | 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 | Твердость для полос прокаливаемости, HRC |
Химический состав и свойства стали марки СТ-3:
Ст3 представляет собой конструкционную углеродистую сталь обыкновенного качества, востребованную при изготовлении несущих и ненесущих конструкций, эксплуатируемых при плюсовых температурах. Это самый распространенный конструкционный материал среди сталей данного класса, производится конвертерным или мартеновским способом.
Сталь изготавливается по ГОСТу 380-2005, согласно которому расшифровка обозначения материала выглядит следующим образом:
- Ст – первые буквы;
- цифра – отображает условный номер марки, зависящий от состава;
- буква «Г» – присутствует при наличии марганца 0,8% и более;
- «пс», «сп», «кп» – обозначают степень раскисления стали.
Дополнительно к буквенно-цифровой, на прокат наносится несмываемая цветовая маркировка – красная.
По степени раскисления (удаления кислорода, ухудшающего механические характеристики сплава) выделяют:
- Ст3сп – спокойная, раскисленная марганцем, алюминием, кремнием, это наиболее дорогой и качественный вид продукции;
- сталь марки Ст3пс – полуспокойная, для ее раскисления используют алюминий, титан, ферросилиций+алюминий, ферросилиций+титан, это наиболее распространенная разновидность, занимающая промежуточное положение по стоимости и уровню механических характеристик между кипящими и спокойными сплавами;
- Ст3кп – без раскисления или раскисленная только ферромарганцем, это самый низкокачественный вид марки Ст3.
Химический состав Ст3 в зависимости от степени раскисления
Марка
|
Углерод, %
|
Марганец, %
|
Кремний, %
|
Ст3кп
|
0,14-0,22
|
0,30-0,60
|
до 0,05 включительно
|
Ст3пс
|
0,14-0,22
|
0,4-0,65
|
0,05-0,15
|
Ст3сп
|
0,14-0,22
|
0,4-0,65
|
0,15-0,3
|
Плотность при +20°C – 7850 кг/м3, твердость – HB 10-1=131 МПа.
Ст3 всех видов раскисления не имеет ограничений по свариваемости. Основные способы сварки – ручная электродуговая, полу- и автоматическая электродуговая, контактно-точечная.
Механические характеристики проката толщиной до 20 мм
Марка | Предел прочности при растяжении, Ϭв, МПа | Предел текучести, Ϭт, МПа | Относительное удлинение, δ5, % |
Ст3кп | 360-460 | 235 | 27 |
Ст3пс | 370-480 | 245 | 26 |
Ст3сп | 380-490 | 245 | 26 |
Ст3Гпс | 370-490 | 245 | 26 |
Ст3Гсп | 390-570 | 245 | 24 |
Области применения стали СТ-3:
Сталь используется в производстве:
- фасонного и листового проката толщиной до 10 мм, применяемого для создания несущих участков сварных конструкций, эксплуатируемых при воздействии знакопеременных усилий; толщиной 11-25 мм с гарантируемой свариваемостью, предназначенного для производства несущих элементов конструкций;
- гладкопрофильной арматуры, применяемой при создании ж/б элементов;
- фасонных профилей для с/х машиностроения;
- просечно-вытяжных листов;
- заготовок деталей трубопроводной арматуры;
- соединительных элементов трубопроводов с ограничением рабочих температур от -20°C до +200°C;
- электросварных труб;
- двухслойных коррозионностойких листов в роли основного слоя.
Краткие обозначения: | ||||
σв | — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
σ0,05 | — предел упругости, МПа | Jк | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
δ5,δ4,δ10 | — относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
ν | — относительный сдвиг, % | n | — количество циклов нагружения | |
sв | — предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | — удельное электросопротивление, Ом·м | |
ψ | — относительное сужение, % | E | — модуль упругости нормальный, ГПа | |
KCU и KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
sT | — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | — коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
HB | — твердость по Бринеллю | C | — удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м3 | |
HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С | |
HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | — предел длительной прочности, МПа | |
HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа |
Характеристика материала сталь 40Х, фланцы
Марка: | 40Х |
Заменитель: | 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР |
Классификация: | Сталь конструкционная легированная |
Применение: | Оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности |
Химический состав в % материала 40Х
Температура критических точек материала 40Х
Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 782 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693 |
Механические свойства при Т=20
oС материала 40Х
Твердость материала 40Х после отжига | HB 10-1 = 217 МПа |
Физические свойства материала 40Х
Технологические свойства материала 40Х
Обозначения
Механические свойства:
sв | Предел кратковременной прочности, [МПа] |
sT | Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
d5 | Относительное удлинение при разрыве, [ % ] |
y | Относительное сужение, [ % ] |
KCU | Ударная вязкость, [ кДж/м2] |
HB | Твердость по Бринеллю, [МПа] |
Физические свойства:
T | Температура, при которой получены данные свойства, [Град] |
E | Модуль упругости первого рода, [МПа] |
a | Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 200 — T ), [1/Град] |
l | Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)] |
r | Плотность материала, [кг/м3] |
C | Удельная теплоемкость материала (диапазон 200 — T ), [Дж/(кг·град)] |
R | Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость:
Без ограничений | Сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
Ограниченно свариваемая | Сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
Трудносвариваемая | Для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг |
MatWeb, ваш источник информации о материалах |
|
Значения предела текучести, предела прочности и пластичности сталей при комнатной температуре | |||
Материал | Предел текучести | Прочность на разрыв | % Удлинн. |
МПа (тыс. Фунтов / кв. Дюйм) | МПа (тыс. Фунтов / кв. Дюйм) | ||
Сталь Сплав А36 — Горячекатаный | 220 — 250 (32 — 36) | 400 — 500 (58 — 72,5) | 23 |
Сталь Сплав 1020 — Горячекатаный | 210 (30) (мин) | 380 (55) (мин) | 25 (мин) |
Стальной сплав 1020 — холоднотянутый | 350 (51) (мин) | 420 (61) (мин) | 15 (мин) |
Стальной сплав 1020 — отожженный (@ 870 ° C) | 295 (42.8) | 395 (57,3) | 36,5 |
Стальной сплав 1020 — нормализованный (@ 925 ° C) | 345 (50,3) | 440 (64) | 38,5 |
Стальной сплав 1040 — Горячекатаный | 290 (42) (мин) | 520 (76) (мин) | 18 (мин) |
Стальной сплав 1040 — холоднотянутый | 490 (71) (мин) | 590 (85) (мин) | 12 (мин) |
Стальной сплав 1040 — отожженный (@ 785 ° C) | 355 (51.3) | 520 (75,3) | 30,2 |
Стальной сплав 1040 — нормализованный (@ 900 ° C) | 375 (54,3) | 590 (85) | 28,0 |
Стальной сплав 4140 — Отожженный (@ 815 ° C) | 417 (60.5) | 655 (95) | 25,7 |
Стальной сплав 4140 — Нормализованный (@ 870 ° C) | 655 (95) | 1020 (148) | 17,7 |
Стальной сплав 4140 — Закалка в масле и отпуск (при 315 ° C) | 1570 (228) | 1720 (250) | 11.5 |
Стальной сплав 4340 — Отожженный (@ 810 ° C) | 472 (68,5) | 745 (108) | 22 |
Стальной сплав 4340 — Нормализованный (@ 870 ° C) | 862 (125) | 1280 (185.5) | 12,2 |
Стальной сплав 4340 — Закалка в масле и отпуск (при 315 ° C) | 1620 (235) | 1760 (255) | 12 |