Сталь 40 хма характеристики

40ХМФА

Характеристика материала: Сталь 40ХМФА(40ХМФ)

Сталь конструкционная легированная высококачественная

Сталь 40ХМФА; ст.40ХМФА; 40ХМФА; 40ХМФ

Болгария( BDS ) 40ChMFA; Польша ( PN ) 40H2MF.

Сталь 40ХМФА используется при изготовлении шлицевых валов, щеток, шатунов, крепежных деталей трубопроводов, работающих при температурах до +400 °С

Сталь 40ХМФА(40ХМФ) Сталь конструкционная высококачественная хромомолибденованадиевая

Классификация, номенклатура и общие нормы

Сортовой и фасонный прокат:

Болванки. Заготовки. Слябы

ОСТ 3-1686-90, ТУ 14-1-4944-90

Медь (Cu), не более

Никель (Ni), не более

Фосфор (P), не более

Сера (S), не более

Вольфрам (W), не более

Титан (Ti), не более

По ГОСТ 4543-71 регламентировано содержание в особовысококачественной стали: P≤0,025%; S≤0,015%; Сu≤0,25%.

Марка 40ХМФА относится к хромомолибденованадиевой группе конструкционных высококачественных легированных сталей.

Материалы данной группы обладают высокой прочностью, пластичностью и вязкостью и применяются для производства ответственных деталей в машиностроении, работающих при температурах до +400 °С. Отличительной особенностью улучшаемых сталей типа 40ХМФА от хромомолибденовых сталей типа 30ХМА , 30ХМА , 35ХМ , 38ХМА является дополнительное легирование ванадием, чем достигается более мелкозернистое строение и, как следствие, повышенные механические свойства.

Технологические характеристики марки 40ХМФА

РДС(необходимы подогрев и последующая термообработка), КТС( необходима последующая термообработка)

Склонность к отпускной хрупкости

Механические свойства стали 40ХМФА при температуре 20 градусов Цельсия

Сортовой прокат. Закалка в масло с 860 °C + Отпуск при 580 °C, охлаждение в масле

Состояние поставки, режим термообработки

Сортовой прокат.После отжига

— Предел кратковременной прочности (временное сопротивление разрыву, предел прочности при растяжении), [МПа]

— Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

— предел упругости, МПа

— предел текучести условный, МПа

σсж0,05 и σсж

— предел текучести при сжатии, МПа

ν

— Относительное удлинение при(после) разрыве(а) , [ % ]

— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U, [ кДж / м2]

— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами V, [ кДж / м2]

— Твердость по Бринеллю , [МПа]

твердость по Виккерсу

— твердость по Роквеллу, шкала С

— твердость по Роквеллу, шкала В

— твердость по Шору

σ t Т

— предел длительной прочности, МПа

G

— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

ε

— относительная осадка при появлении первой трещины, %

J

— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа

— предел прочности при изгибе, МПа

— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа

— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа

n

— количество циклов нагружения

— Температура, при которой получены данные свойства , [Град]

— Модуль упругости первого рода , [МПа]

— Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o — T ) , [1/Град]

— Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]

— Плотность материала , [кг/м 3 ]

— Удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o — T ), [Дж/(кг·град)]

— Удельное электросопротивление, [Ом·м]

— сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

— сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

— для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг

Купить сталь 40ХМФА. Конструкционная высококачественная марка стали осевого назначениясо средним содержанием углерода 0,40% и легирующих элементов: хрома(Cr) 1,0%, марганца(Mn) 0,55%, молибдена(Mo) 0,25% и ванадия(V) 0,14% и кремния(Si) 0,3%.

Нормативная документация

ГОСТ 8319.0-75. Профили стальные горячекатаные периодические продольной прокатки. Технические условия.

ТУ 14-1-2118-77. Прокат горячекатаный сортовой в профилях размером 250 мм и более из конструкционной углеродистой и легированной стали. Технические условия.

ТУ 14-1-4944-90. Заготовка непрерывнолитая квадратная для труб и сортового проката. Технические условия.

ТУ 14-1-2118-77. Прокат горячекатаный сортовой в профилях размером 250 мм и более из конструкционной углеродистой и легированной стали. Технические условия.

ТУ 14-1-4944-90. Заготовка непрерывнолитая квадратная для труб и сортового проката. Технические условия.

ТУ 14-1-5228-93. Прутки горячекатаные из качественной углеродистой, легированной конструкционной стали. Технические условия.

ТУ 14-11-245-88. Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.

ТУ 14-136-367-2008. Прокат сортовой горячекатаный обточеный круглого сечения размером более 200мм. Технические условия.

ОСТ 3-1686-90. Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.

Дополнительная информация.

Источник

Стали 40ХН2МА и 40ХНМА конструкционные легированные хромоникельмолибденовые

Легированные сплавы получили самое широкое распространение по причине высоких эксплуатационных характеристик. Сталь 40ХН2МА и сталь 40ХНМА относятся к группе конструкционных металлов со средней концентрацией легирующих элементов. Расшифровка, которая проводится в соответствии с ГОСТ 19281-2014, позволяет определить количество основных химических элементов, а описание – область применения и другие качества.

Читайте также:  50х14 что за сталь

Характеристика и химический состав материалов

Добавление в состав определенных веществ позволяет существенно изменить основные свойства металла. Рассматриваемые стали 40ХН2МА и 40ХНМА имеют следующий химический состав:

  1. В качестве основного элемента принял углерод, так как даже незначительно изменение его концентрации может привести к повышению или снижению прочности, пластичности и других качеств. Сталь 40ХН2МА и 40ХНМА характеризуются повышенной концентрацией углерода, показатель находится в диапазоне от 0,37% до 0,44%.
  2. Легирование проводится хромом и молибденом. Концентрация первого вещества составляет 0,6-0,9%. Сталь 40ХН2МА, характеристики которой определяют устойчивость к воздействию жара, имеет 0,15-0,25% молибдена. Сталь 40ХНМА, характеристики которой практически идентичны, имеет молибдена менее 0,1%.
  3. В состав также вхожи кремний (0,17-0,37%), марганец (0,5-0,8%) и некоторые другие вещества в небольшом составе.

Физические свойства стали 40

Как ранее было отмечено, во многом механические свойства определяются количество углерода. Слишком большая концентрация этого элемента приводит к повышению твердости и прочности, но снижает степень свариваемости.

Если нужно провести сварку подобных металлов, то заготовка предварительно подогревается, работа проводится только при применении технологии РНД. Образующуюся деталь подвергают термической обработке, так как полученные швы хрупкие и не устойчивые к вибрационным нагрузкам. Твердость без проведения термической обработки составляет 269 МПа. Может проводится ковка и закалка, отпуск. Добавление молибдена определяет устойчивость к высокой температуре, поэтому нагрев на момент термической обработки проводится до 1000 градусов Цельсия и выше.

Аналоги стали 40ХН2МА

Применение в производстве

Сталь 40ХНМА и Ст 40ХН2МА в большинстве случае используются для получения цельнокатаных колец, клапанов или коленчатых валов, болтов и других крепежных материалов. Получаемые изделия могут эксплуатироваться при температуре до 500 градусов Цельсия. На производство может поступать в виде следующих заготовок:

  1. Калиброванного прутка.
  2. Сортового проката.
  3. Поковок.
  4. Валка.

Как правило, применяется сталь 40ХН2МА и 40ХНМА для получения деталей, которые эксплуатируются в тяжелых условиях. Примером назовем элементы ДВС, на которые оказывается воздействие повышенной температуры, давление и постоянная или переменная нагрузка. Закалка и отпуск существенно повышают устойчивость поверхности к истиранию и деформации. Сплав применяется также при изготовлении основных элементов различных других ответственных механизмов, к примеру, редуктора.

Термообработка

Проводимая термообработка стали 40ХН2МА существенно расширяет ее область применения.

Чаще всего заготовки или конечные изделия подвергают:

  1. Закалке – процесс перестроения кристаллический решетки и насыщения поверхностного слоя углеродом, увеличения плотности структуры металла под воздействием высокой температуры и быстром охлаждении. В большинстве случаев металл закаливается для повышения твердости поверхностного слоя. Ответственные изделия охлаждаются в масле, которое обеспечивает равномерное снижение температуры. При использовании воды может образоваться окалина и придется выполнять финишную обработку.
  2. Отпуск – процесс, который способен снизить внутренние напряжения, возникающие после закалки. Как правило, закалка приводит к повышению хрупкости. Температуры отпуска значительно ниже, нагревается изделие постепенно, охлаждение может проходить в различных средах. Валы и другие ответственные детали после закалки всегда подвергаются отпуску, так как возникающая нагрузка может привести к появлению структурных трещин и снижению прочности.
  3. Может проводится для уплотнения структуры ковка. При сечении менее 80 мм заготовку дополнительно подвергают отжигу и двум переохлаждениям, а также отпуску. За счет этого получается поверхность с большим показателем износостойкости.

Для обработки рассматриваемого сплава требуется специальное оборудование. Зачастую применяются электродуговые печи, которые характеризуются компактными размерами и высоким КПД. Подобная сталь 40ХН2МА и 40ХНМА не склонна к отпускной хрупкости, поэтому получаемые детали могут прослужить в течение длительного периода даже в тяжелых эксплуатационных условиях.

Источник

Стали 40ХН2МА и 40ХНМА конструкционные легированные хромоникельмолибденовые

Характеристика и химический состав материалов

Добавление в состав определенных веществ позволяет существенно изменить основные свойства металла. Рассматриваемые стали 40ХН2МА и 40ХНМА имеют следующий химический состав:

  1. В качестве основного элемента принял углерод, так как даже незначительно изменение его концентрации может привести к повышению или снижению прочности, пластичности и других качеств. Сталь 40ХН2МА и 40ХНМА характеризуются повышенной концентрацией углерода, показатель находится в диапазоне от 0,37% до 0,44%.
  2. Легирование проводится хромом и молибденом. Концентрация первого вещества составляет 0,6-0,9%. Сталь 40ХН2МА, характеристики которой определяют устойчивость к воздействию жара, имеет 0,15-0,25% молибдена. Сталь 40ХНМА, характеристики которой практически идентичны, имеет молибдена менее 0,1%.
  3. В состав также вхожи кремний (0,17-0,37%), марганец (0,5-0,8%) и некоторые другие вещества в небольшом составе.
Читайте также:  Вес 1м2 стали листовой оцинкованной 1мм

Физические свойства стали 40

Как ранее было отмечено, во многом механические свойства определяются количество углерода. Слишком большая концентрация этого элемента приводит к повышению твердости и прочности, но снижает степень свариваемости.

Если нужно провести сварку подобных металлов, то заготовка предварительно подогревается, работа проводится только при применении технологии РНД. Образующуюся деталь подвергают термической обработке, так как полученные швы хрупкие и не устойчивые к вибрационным нагрузкам. Твердость без проведения термической обработки составляет 269 МПа. Может проводится ковка и закалка, отпуск. Добавление молибдена определяет устойчивость к высокой температуре, поэтому нагрев на момент термической обработки проводится до 1000 градусов Цельсия и выше.

Аналоги стали 40ХН2МА

Обозначения

Название Значение
Обозначение ГОСТ кириллица 40ХМФА
Обозначение ГОСТ латиница 40XMFA
Транслит 40HMFA
По химическим элементам 40CrMoV
Название Значение
Обозначение ГОСТ кириллица 40ХМФ
Обозначение ГОСТ латиница 40XMF
Транслит 40HMF
По химическим элементам 40CrMoV

Применение в производстве

Сталь 40ХНМА и Ст 40ХН2МА в большинстве случае используются для получения цельнокатаных колец, клапанов или коленчатых валов, болтов и других крепежных материалов. Получаемые изделия могут эксплуатироваться при температуре до 500 градусов Цельсия. На производство может поступать в виде следующих заготовок:

  1. Калиброванного прутка.
  2. Сортового проката.
  3. Поковок.
  4. Валка.


Поковок из стали 40ХН2МА


Круг стальной

Как правило, применяется сталь 40ХН2МА и 40ХНМА для получения деталей, которые эксплуатируются в тяжелых условиях. Примером назовем элементы ДВС, на которые оказывается воздействие повышенной температуры, давление и постоянная или переменная нагрузка. Закалка и отпуск существенно повышают устойчивость поверхности к истиранию и деформации. Сплав применяется также при изготовлении основных элементов различных других ответственных механизмов, к примеру, редуктора.

Какие стали азотируются

Для азотирования применяются как углеродистые стали, так и легированные, в которых доля углерода 0,3-0,5%. Наилучший результат можно получить при использовании стали с легирующими металлами, которые образуют наиболее термостойкие и твердые нитриды. Так, наиболее результативен процесс азотирования для легированных сталей, которые имеют в своем составе алюминий, молибден, хром и подобные металлы. Стали с таким составом называют нитраллоями. Молибден, в частности, предупреждает отпускную хрупкость, вызванную медленным остыванием стали после процесса насыщения азотом. Характеристики стали после азотирования:

  • Твердость углеродистой стали — HV 200-250 ;
  • Легированной — HV 600-800;
  • Нитраллоев до HV 1200 и даже выше.

Одновременно с тем, как твердость посредством легирующих составных становится выше, толщина азотированного слоя – ниже. Наиболее тонкий слой образуют стали с элементами хрома, вольфрама, никеля, молибдена.

Рекомендованные марки стали

Применение той или иной марки стали зависит от последующей эксплуатации металлического элемента. Рекомендованные марки для азотирования в зависимости от назначения изделий:

  • При необходимости получения деталей с высокой поверхностной твердостью – марка стали 38Х2МЮА. Стоит отметить, что в ней содержится алюминий, который приводит к низкой деформационной стойкости изделия. Тогда как применение марок, не содержащих алюминия, значительно снижает твердость поверхности и ее износостойкость, хотя дает возможность создания более сложных конструкций;
  • Для станкостроения применяют улучшаемые легированный стали марки 40Х, 40ХФА ;
  • Для деталей, подвергающихся циклическим нагрузками на изгиб – марка стали 30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА;
  • Для топливных агрегатов, детали которых должны быть изготовлены с высокой точностью – марка стали 30Х3МФ1 . Для получения более высокой твердости азотонасыщенного слоя, эту марку стали легируют кремнием.

Термообработка

Проводимая термообработка стали 40ХН2МА существенно расширяет ее область применения.

Чаще всего заготовки или конечные изделия подвергают:

  1. Закалке – процесс перестроения кристаллический решетки и насыщения поверхностного слоя углеродом, увеличения плотности структуры металла под воздействием высокой температуры и быстром охлаждении. В большинстве случаев металл закаливается для повышения твердости поверхностного слоя. Ответственные изделия охлаждаются в масле, которое обеспечивает равномерное снижение температуры. При использовании воды может образоваться окалина и придется выполнять финишную обработку.
  2. Отпуск – процесс, который способен снизить внутренние напряжения, возникающие после закалки. Как правило, закалка приводит к повышению хрупкости. Температуры отпуска значительно ниже, нагревается изделие постепенно, охлаждение может проходить в различных средах. Валы и другие ответственные детали после закалки всегда подвергаются отпуску, так как возникающая нагрузка может привести к появлению структурных трещин и снижению прочности.
  3. Может проводится для уплотнения структуры ковка. При сечении менее 80 мм заготовку дополнительно подвергают отжигу и двум переохлаждениям, а также отпуску. За счет этого получается поверхность с большим показателем износостойкости.

Для обработки рассматриваемого сплава требуется специальное оборудование. Зачастую применяются электродуговые печи, которые характеризуются компактными размерами и высоким КПД. Подобная сталь 40ХН2МА и 40ХНМА не склонна к отпускной хрупкости, поэтому получаемые детали могут прослужить в течение длительного периода даже в тяжелых эксплуатационных условиях.

Читайте также:  Расшифровка марки стали 08х21н6м2т

Технологическая схема азотирования

Чтобы выполнить традиционное газовое азотирование, инновационное плазменное азотирование или ионное азотирование, обрабатываемую деталь подвергают ряду технологических операций.

Такая обработка заключается в закалке изделия и его высоком отпуске. Закалка в рамках выполнения такой процедуры осуществляется при температуре около 940°, при этом охлаждение обрабатываемого изделия производят в масле или воде. Последующий после выполнения закалки отпуск, проходящий при температуре 600–700°, позволяет наделить обрабатываемый металл твердостью, при которой его можно легко резать.

Режимы термообработки перед азотированием
Механическая обработка
Эта операция заканчивается его шлифовкой, позволяющей довести геометрические параметры детали до требуемых значений.

Защита участков изделия, которые не требуют азотирования

Осуществляется такая защита путем нанесения тонкого слоя (не более 0,015 мм) олова или жидкого стекла. Для этого используется технология электролиза. Пленка из данных материалов, формирующаяся на поверхности изделия, не позволяет азоту проникать в его внутреннюю структуру.

Выполнение самого азотирования

Подготовленное изделие подвергают обработке в газовой среде.

Рекомендуемые режимы азотирования стали
Финишная обработка
Этот этап необходим для того, чтобы довести геометрические и механические характеристики изделия до требуемых значений.

Степень изменения геометрических параметров детали при выполнении азотирования, как уже говорилось выше, очень незначительна, и зависит она от таких факторов, как толщина слоя поверхности, который подвергается насыщению азотом; температурный режим процедуры. Гарантировать практически полное отсутствие деформации обрабатываемого изделия позволяет более усовершенствованная технология – ионное азотирование. При выполнении ионно-плазменного азотирования стальные изделия подвергаются меньшему термическому воздействию, благодаря чему их деформация и сводится к минимуму.

В отличие от инновационного ионно-плазменного азотирования, традиционное может выполняться при температурах, доходящих до 700°. Для этого может применяться сменный муфель или муфель, встроенный в нагревательную печь. Использование сменного муфеля, в который обрабатываемые детали загружаются заранее, перед его установкой в печь, позволяет значительно ускорить процесс азотирования, но не всегда является экономически оправданным вариантом (особенно в тех случаях, когда обработке подвергаются крупногабаритные изделия).

Пуансон массой более 230 кг, подвергнутый азотированной обработке

Типы сред при азотировании

Процесс азотирования стали в реальности проводят не по одной, а по нескольким технологиям, отсюда разнообразие видов азотирования. Это связано с тем, что для одних типов металлов более эффективно усваивается азот в одной среде, для других – в другой. Но это не главное. Среда позволяет получить определенное качество поверхности либо изменить скоростной режим выполнения операции по азотированию стали. Наиболее распространенные технологии, которые используются на предприятиях:

  • диффузия азота в среде газовой на основе пропана с аммиаком;
  • диффузия азота при использовании разряда тлеющего;
  • диффузия азотная в среде жидкого характера.

Аммиачно-пропановая среда

Азотирование в газе из смеси пропана с аммиаком сейчас наиболее применимый способ укрепления поверхности стали. Соотношение компонентов смеси берется равнозначным, температуру по шкале Цельсия догоняют до 570 градусов выше нуля, обработку проводят на протяжении трех часов.

Полученный поверхностный слой можно охарактеризовать как высокопрочную твердую поверхность с отличной износостойкостью, и это несмотря на маленькую толщину нитридов. В численных единицах твердость изделия возрастает до показателей 1100–600 HV.

Тлеющий разряд

Другими словами, тлеющий разряд – это среда разряженного состояния при ионно-плазменном азотировании. Очень распространенный метод насыщения азотом поверхности стальных изделий. Особенностью этого метода является то, что, кроме помещения заготовки в печь муфельную, где происходит нагнетание температуры, к этой заготовке подключают электрический контакт с отрицательным потенциалом (то есть получается отрицательный электрод), положительным же электродом выступает сама печь муфельная.
Ионное азотирование создает ионный поток между печью и изделием, который приобретает вид плазмы, и состоит она из элементов NH₃ или N₂. Таким образом, в поверхностный слой начинают диффундировать азотные молекулы, эффективно насыщая его.

Плазменное азотирование проходит в два этапа:

  1. Очищение поверхности заготовки путем распыления катода.
  2. Непосредственное насыщение стали азотом.

Основное преимущество метода в том, что при ионном плазменном насыщении процесс можно ускорить в несколько раз.

Жидкая среда

Кроме перечисленных двух сред для проведения операций азотирования, существует еще одна среда, подходящая для такого метода. Это жидкая среда, где применяется расплав солей цианистых, компоненты которых под действием принципа диффузии проникают в рабочий поверхностный слой металла.
Условия для протекания процесса определяются высокой температурой до уровня 570 градусов по Цельсию и длительностью проведения обработки, которая может продолжаться до 3 часов (самое меньшее – 30 минут насыщения).

Такой метод имеет высокую эффективность, но гораздо реже применяется по причине опасности для здоровья и высоких материально-технических затрат.

Источник