Марка стали 40ХН

Сталь 40ХН конструкционная, легированная, хромоникелевая является одной из популярнейших марок низколегированных сталей, применяемых для производства механизмов. Сталь 40ХН применяется в изготовлении нагруженных подвижных деталей. Ее характеристики позволяют создавать элементы, с успехом выдерживающие постоянные нагрузки в движении – вибрации, скольжение, трение. Сталь не является нержавеющей, но обладает повышенной устойчивостью к влажности благодаря хрому и никелю в составе. Производство сплава не отличается сложностью, в составе отсутствуют дорогостоящие легирующие добавки, что позволяет производить сталь 40ХН без особых затрат. Марка 40ХН редко используется в сварных конструкциях из-за технологической сложности сварки, требующей многошаговых процедур обработки с соблюдением стандартов.

Расшифровка марки 40ХН:

Маркировка стали 40ХН указывает на химический состав и процентные доли содержания основных элементов в сплаве. Основными элементами стали 40ХН, помимо железа, являются углерод, хром и никель. В составе сплава можно обнаружить и другие химические элементы, например, медь, марганец, фосфор, серу. Эти элементы присутствуют в сплаве в незначительных количествах, поэтому не отображаются в маркировке

Расшифровка

Согласно ГОСТ 4543-2016 наименование марок стали состоит из цифр и буквенного обозначения химических элементов:

Цифра 40 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода (С) в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 0,40%.
Буква Х указывает, что сталь легирована хромом, отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание хрома в стали до 1,5%.
Буква Н указывает, что сталь легирована никелем, отсутствие цифры после буквы указывает, что содержание никеля в стали до 1,5%.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
Калиброванный пруток ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955 — 77.
Лист толстый ТУ 14-1-1930-77.
Полоса ГОСТ 103-76.
Поковка и кованая заготовка ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
Валки ОСТ 24.013.21-85
Труба ОСТ 14-21-77.

Заменитель

Сталь 45ХН,
Сталь 50ХН,
Сталь 38ХГН,
Сталь 40Х,
Сталь 35ХГФ,
Сталь 40ХНР,
Сталь 40ХНМ,
Сталь 30ХГВТ.

Аналоги

Европа (EN)	1.5711
Германия (DIN, EN)	40NiCr6
США	3140

Использование в промышленности:

Сталь 40ХН является хромо-никелевой конструкционной легированной сталью, относится к группе улучшаемой стали и к сталям повышенной прокаливаемости, т.е. прокаливающейся в деталях диаметром 50-75 мм.

Сталь данной марки относится к лучшим образцам конструкционной стали. Комбинация никеля с хромом позволяет применять сталь 40ХН для изготовления деталей ответственного назначения, например:

оси,
валы,
шатуны,
зубчатые колеса,
валы экскаваторов,
муфты,
валы-шестерни,
шпиндели,
болты,
рычаги,
штоки,
цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости.
Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Так как никель целиком растворяется в твердом растворе, он способствует более значительному увеличению твердости и прочности феррита, чем хром. Особенно важно, что упрочнение здесь сопровождается также увеличением пластичности. При одновременном присутствии в стали никеля и хрома достигается хорошее сочетание механических свойств (прочности и вязкости), а также большая прокаливаемость.

Сталь 40ХН широко применяется в нефтяном машиностроении для изготовления наиболее ответственных деталей, например:

особо нагруженных подъемных, трансмиссионных и промежуточных валов,
зубчатых соединительных муфт,
звездочек ценных передач буровых установок,
пластин и роликов втулочно-роликовых цепей,
осей талевых блоков,
стволов вертлюг,
защелок и осей элеваторов.

При применении стали хромо-никелевой стали необходимо иметь в виду, что она обладает склонностью к отпускной хрупкости особенно в интервале температур 450-550°C. Поэтому детали из этой стали следует после высокого отпуска охлаждать быстро (в воде или в масле). При в ведении в сталь 40ХН небольшого количества молибдена склонность к отпускной хрупкости понижается.

Характеристики стали 40ХН:

Рекомендации по применению стали 40ХН для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	Закалка + отпуск при температуре, °С	Примерный уровень прочности, Н/мм (кгс/мм2)	Температура применения не ниже, °С	Использование в толщине не более, мм
40ХН	500	1000(100)	-80	50

Температура критических точек, °С

Ac1	Ас3	Аr3	Аr1	Mн
735	768	700	660	305

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C	Si	Mn	Сr	Ni	P	S	Cu
					не более
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	1,00-1,40	0,035	0,035	0,30

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	В
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	1,00-1,40	—	—	—	—	—

ПРИМЕЧАНИЕ: Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 (ГОСТ 4543-2016).

Рекомендуемые температуры закалки отожженной стали 40ХН при нагреве ТВЧ [1]

Марка Стали	Температура нагрева в °C при скорости нагрева выше Ac1 град/сек
	30-60	100-200	400-500
	Продолжительность нагрева выше Ac1 сек
	2-4	1,0-1,5	0,5-0,8
40ХН	900-940°C	920-960°C	960-1020°C

Режим умягчающей обработки стали 40ХН [1]

Марка Стали	Операция	Температура нагрева в °C	Условия охлаждения*
40ХН	Отжиг	800-820	30-40° С/ч

Ориентировочные режимы термической обработки стали 40ХН [1]

Марка Стали	Температура нагрева для закалки и нормализации в °C	Охлаждающая среда	Температура отпуска в °C	Механические свойства
				Твердость		Предел прочности при растяжении σв в кГ/мм2	δ в %
				HB	HRC
40ХН	800-840	Масло	180-200	—	45-50	150	8
			550-600	255-286	—	85-95	14-16

ПРИМЕЧАНИЕ. Охлаждение с указанной скоростью до 500°C, а затем на воздухе.

Ориентировочные режимы предварительной термической обработки стали 40ХН [2]

Марка стали	Операция термической обработки	Температура, °C	Способ охлаждения	Твердость HB
40ХН	Нормализация	840-860	На воздухе	207-255
40ХН	Отжиг	800-830	Медленное	187-241

Механические свойства

Источник	Состояние поставки	Сечение, мм	КП	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5 (δ4), %	Относительное сужение ψ, %	KCU, Дж/см2	Твердость HB, не более
Источник	Состояние поставки	Сечение, мм	КП	не менее					Твердость HB, не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка с 820°С в воде или масле; отпуск при 500°С, охл. в воде или масле	25	—	785	980	11	45	69	—
ГОСТ 8479-70	Поковка. Нормализация	100-300	315	315	570	14	35	34	167-207
		300-500				12	30	29	167-207
		500-800				11	30	29	167-207
	Поковка. Закалка+отпуск	300-500	345	345	590	14	38	49	174-217
		До 100	395	395	615	17	45	59	187-229
		100-300				15	40	54
		300-500				13	35	49
		500-800				11	30	39
		До 100	440	440	635	16	45	59	197-235
		100-300				14	40	54
		300-500				13	35	49
		500-800				11	30	39
		До 100	490	490	655	16	45	59	212-248
		100-300				13	40	54
		До 100	540	540	685	15	45	59	223-262
		100-300				13	40	49
		До 100	590	590	735	14	45	59	235-277
		100-300				13	40	49

Механические свойства проката в зависимости от сечения [2]

Сечение, мм	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5, %	Относительное сужение ψ, %	Твердость HB
40	780	960	18	58	325
80	730	920	20	54	302
120	710	910	—	50	300

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 870-925°С; закалка с 790°С в масле; отпуск при 540°С.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп, °С	Предел текучести σ0,2, МПа	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5, %	Относительное сужение ψ, %	KCU, Дж/см2	Твердость HB
400	1220	1370	10	41	32	387
600	1080	1160	14	51	46	302
600	760	910	20	60	83	241

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 820°С в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Относительное удлинение после разрыва δ5, %	Относительное сужение ψ, %
Нормализация при 850°С
20	790	18	48
200	750	—	50
300	690	20	—
400	540	25	65
500	480	25	79
600	350	27	85
Образец диаметром 6мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный. Скорость деформирования 50мм/мин, скорость деформации 0,031/c
700	225	36	92
800	130	57	96
900	91	71	100
1000	62	75	100
1100	45	76	100
1200	31	—	100

Предел выносливости

Характеристики прочности	σ-1, МПа	τ-1, МПа
Предел текучести σ0,2=780 МПа; Предел прочности при растяжении σв=980 МПа;НВ 300-320	490	294
Предел текучести σ0,2=690 МПа; Предел прочности при растяжении σв=880 МПа;НВ 270-300	441	274
Предел текучести σ0,2=570 МПа; Предел прочности при растяжении σв=780 МПа;НВ 200-240	392	235
Предел прочности при растяжении σв=790 МПа; нормализация; НВ 197	314-392(n=107)	—

Ударная вязкость KCU

Состояние поставки	КСU, Дж/см2 при температуре, °С
Состояние поставки	+20	-20	-40	-60
Поковка 200×30мм. Закалка+отпуск	116	116	93	80

ПРИМЕЧАНИЕ. σ4252,6/10000=103 МПа, σ4256/10000=138 МПа, σ4256,1/100000=69 МПа; σ5353,2/10000=21 МПа.

Технологические свойства

Температура ковки, °	Сначала 1250, конца 830. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, сечения от 51 до 200 мм — охлаждение в мульде, сечения с 201 до 300 мм — с печью.
Свариваемость	Трудносвариваемая. Способ сварки — РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием	Kv тв.спл. = 1,0 и Kv б.ст. = 0,9 в горячекатанном состоянии при НВ 166-170 и Предел прочности при растяжении σв=690 МПа.
Флокеночувствительность	Повышенно чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости	Склонна

Прокаливаемость

Полоса прокаливаемости для стали 40ХН после нормализации при 850°С и закалки с 820°С приведена на рисунке ниже.

Критический диаметр d после закалки в различных средах

Количество мартенсита,%	Критическая твердость HRCэ	d, мм после закалки
Количество мартенсита,%	Критическая твердость HRCэ	в воде	в масле
50	44-47	60-112	34-76
90	50-53	40-86	18-56

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400
40ХН	7820	7800	7770	7740	7700

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали	α*106, К-1 при температуре испытаний, °С
Марка стали	20-100	20-200	20-300	20-400
40ХН	11,8	12,3	13,4	14,0

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали	λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
Марка Стали	20	100	200	300	400	500
40ХН	—	44	43	41	39	37

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка Стали		При температуре испытаний
		20°С
40ХН		200

наш сортамент:

Для заказа металлопроката интересующих Вас размеров, свяжитесь с нами любым удобным для Вас способом.

Круг 40 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг 45 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг 50 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг 56 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг 60 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг 70 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг 65 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг 80 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг 90 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг 95 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг100 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг110 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг120 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг130 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг140 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг150 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг160 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг170 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг180 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг190 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг200 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг210 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг220 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, т/о
Круг240 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг250 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, т/о
Круг270 мм, 40ХН, ГОСТ 2590
Круг280 мм, 40ХН, ТУ 14-1-2118, т/о
Круг300 мм, 40ХН, ГОСТ 2590, без т/о
Круг320 мм, 40ХН, ТУ 14-1-2118, без т/о
Круг350 мм, 40ХН, ТУ 14-1-2118, без т/о