Конструкционная сталь 40ХН2МА

Легированные металлы и их свойства

Легированные металлы выделяются своими замечательными эксплуатационными характеристиками, что позволяет их использовать в широком спектре приложения. Конструкционная сталь 40ХН2МА является низкоуглеродистым сплавом с нормальной прочностью и используется для изготовления строительных конструкций, со всеми требованиями соответствующих нормативных документов.

Преимущества стали 40ХН2МА

К основным достоинствам данного материала относятся:

• маренситное состояние;
• воздушная закалка;
• отсутствие хрупкости;
• устойчивость к динамическим нагрузкам;
• выносливость к низким температурам;
• сохранение характеристик при температурах до +300-400 градусов.

Недостатки стали

К числу недостатков следует отнести:

• высокую стоимость по сравнению с другими сталями;
• недостаточную технологичность при обработке;
• склонность к образованию флокенов.

Расшифровка марки

Обозначение стали 40ХН2МА включает несколько элементов:

• 40 – содержание углерода в 0,4%;
• Х – содержание хрома менее 1%;
• Н2 – содержание никеля около 2%;
• М – до 1% молибдена;
• А – высокое качество с минимальным содержанием серы и фосфора.

Химический состав стали

Состав сплава включает следующее максимальное содержание элементов:

• 98% Fe;
• 2% Ni;
• 0,9% Cr;
• 0,8% Mn;
• 0,4% С;
• 0,37% Si;
• 0,3% Cu;
• 0,25% Mo;
• 0,025% S;
• 0,025% P.

Каждый из этих элементов вносит свой вклад в характеристики стали 40ХН2МА. Хром и никель обеспечивают твердость и коррозионную стойкость, медь – улучшает вязкость и теплопроводность, а марганец и кремний – снижают влияние неблагоприятных элементов, таких как сера и фосфор.

Физические характеристики стали

Ключевые физические характеристики металла включают:

• удельное электрическое сопротивление;
• модуль Юнга;
• плотность (7850 кг/м³);
• теплоемкость;
• коэффициент теплопроводности и температурного расширения.

Параметры могут варьироваться в зависимости от условий нагрева при испытаниях, что позволяет определить оптимальные условия эксплуатации.

Области применения

Сталь 40ХН2МА отличается многими полезными свойствами, что предполагает ее использование в условиях, предполагающих значительные нагрузки.

Наиболее распространенные изделия включают:

• валки для холодного проката;
• диски и детали, подверженные нагрузкам;
• кронштейны;
• кулачковые муфты;
• метизы;
• цельнокатаные кольца;
• арматура трубопроводов;
• предметы для авиастроения, способны выдерживать температуры до +500 градусов.

Технические параметры

Высокие механические свойства стали 40ХН2МА обусловлены:

Ценовые категории

Минимальная стоимость данного типа стали составляет 50 рублей за килограмм, окончательная цена зависит от условий поставки, формы и объема.

Сортамент продукции

Изделия из данного сплава включают:

• шестерни;
• высоконагруженные болты;
• шатунные валы и их крышки;
• клапаны;
• коленчатые валы.

Производственный процесс осуществляется с учетом всех норм и стандартов, с применением различных технологических методов, включая механическую обработку для повышения прочности и улучшения внешнего вида.

Свариваемость сплава

Оценка свариваемости стали 40ХН2МА производится по формуле эквивалента углерода:

Сэ = С + Г/6 + Х/5 + (Н + Д)/15,

где углерод, марганец, хром, никель и медь определяют содержание данных элементов. Для данного сплава результат меньше 0,76%, что указывает на его трудносвариваемость.

Коррозионная прочность

Легирующие добавки защищают сплав от коррозии, обеспечивая его среднюю устойчивость к окислительным процессам. Это гарантирует сохранение целостности изделия при промежуточном хранении и отсутствие коррозии в сухих помещениях без лакокрасочных покрытий. Влияние влажности требует применения защитных покрытий на поверхности стали 40ХН2МА.

Пластические свойства

Пластичность стали определяется удлинением при разрыве и площадкой текучести. Последняя позволяет штамповать тонкие листы, тогда как для толстых требуется нагрев. Высокая температура снижает предел текучести, увеличивая площадку, что требует предварительного нагрева и большего радиуса гиба.

Термическая обработка

Оптимальный метод термообработки 40ХН2МА включает закалку при температуре 850 градусов, которая осуществляется в воде, с последующим отпуском в масле при 620 градусах.

Комплексный процесс улучшения стали заключается в полном закаливании и высоком отпуске. Сплав относится к перлитному классу, и температурные переходы происходят при 730 и 820 градусах. Доэвтектоидное состояние требует полной закалки в диапазоне 850-870 градусов, что обуславливает формирование аустенитной структуры. Быстрое охлаждение приводит к образованию мартенситной структуры с небольшим размером зерен, что способствует прочности.

Однако в таком состоянии сталь предрасположена к трещинам и другим недочетам, поэтому необходим отпуск, осуществляемый в диапазоне 450-650 градусов, что приводит к образованию ферритно-цементитной структуры.

Отпуск стали

Процесс отпуска 40ХН2МА проходит в три этапа:

1. Выделение углерода в виде метастабильного ?-карбида без увеличения температуры;
2. Распад мартенситной структуры и начало перехода ?-карбида в цементит;
3. Завершение распада мартенсита и изменение структуры при нагреве, обеспечивающее диффузию и стабилизацию свойств.

Процесс требует время, и в среднем длится 1-2 часа при маленьких сечениях изделия.

Аналоги стали 40ХН2МА

Аналогами 40ХН2МА являются:

• чешский сплав 16341;
• европейские 1.6511, 1.6582;
• японские SNCM439, SNCM447;
• американские 4340, 9840.

Также можно рассмотреть:

• 09Г2С;
• 60С2А;
• СТ3ПС;
• 10Х17Н13М2Т;
• 12Х18Н10Т.