Конструкционная сталь 40ХН2МА

Особенности легированных металлов

Легированные металлы обладают выдающимися эксплуатационными характеристиками, что делает их универсальными в применении. Конструкция стали 40ХН2МА относится к низкоуглеродистым сплавам с нормальными механическими свойствами и активно используется для возведения строительных конструкций, полностью соответствуя требованиям стандартов.

Преимущества материала

К основным достоинствам этого материала относятся:

• мартенситная структура;
• закалка в воздушной среде;
• отсутствие склонности к хрупкости;
• устойчивость к динамическим нагрузкам;
• стойкость к низким температурам;
• сохранение качеств при температурах до +300-400 градусов.

Недостатки

К минусам можно отнести высокую стоимость в сравнении с другими сталями, сложность обработки при резке и предрасположенность к образованию флокенов.

Расшифровка стали 40ХН2МА

Компоненты сплава 40ХН2МА представлены следующими характеристиками:

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

Это прочный и вязкий металл, который подвергается термической обработке, позволяющей достичь значительной глубины закалки. Легирующие элементы добавляются для повышения прочности и устойчивости, причем молибден упрощает процесс термообработки.

Химический состав 40ХН2МА

В сплаве содержится максимум:

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

Каждый элемент способствует улучшению свойств стали 40ХН2МА. Хром и никель придают твердость и коррозионную стойкость, медь – вязкость и теплопроводность, марганец и кремний помогают уменьшить влияние серы и фосфора.

Физические характеристики

К основным физическим характеристикам металла относятся:

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

В зависимости от температуры при испытаниях физические свойства могут варьироваться. Это помогает определить оптимальные условия эксплуатации конструкции.

Области применения

Сталь 40ХН2МА не подвержена хрупкому разрушению даже после отпуска благодаря содержанию молибдена. Высокие прочностные характеристики позволяют использовать этот материал для создания конструкций, работающих под значительными нагрузками.

Среди популярных изделий можно выделить:

• валки для холодного проката;
• диски и ответственные детали;
• кронштейны;
• кулачковые муфты;
• металлические изделия;
• цельнокатаные кольца;
• арматура для труб;
• детали для авиастроения, работающие при температуре +500 градусов.

Технические характеристики

Уникальные механические свойства 40ХН2МА определяются следующими показателями:

твердость	270 МПа;
площадка текучести	930 МПа;
плотность	7850 кг/м3;
удлинение при растяжении	12%;
временная прочность	1080 МПа.

Стоимость

Цены на сталь начинаются от 50 руб./кг. Итоговая стоимость зависит от условий поставки, формата и объема заказа.

Сортамент изделий

К продукции из этого сплава можно отнести:

• шестерни;
• болты с высоким уровнем ответственности;
• шатунные валы и их крышки;
• клапаны;
• коленчатые валы.

Производство основано на соблюдении всех нормативных стандартов, включает множество технологических процессов, среди которых механическая обработка, повышающая прочностные качества и внешний вид. В нашей компании вы можете выбрать любой вид проката.

Свариваемость

Для оценки способности к сварке стали 40ХН2МА вычисляется эквивалент углерода:

Сэ=С+Г/6+Х/5+(Н+Д)/15,

где буквы представляют собой содержание углерода, марганца, хрома, никеля и меди. Итоговое значение в этом случае не превышает 0,76%, что свидетельствует о низкой степени свариваемости.

Коррозионная стойкость

Легирующие добавки обеспечивают защиту от коррозии, благодаря чему сплав демонстрирует среднюю устойчивость к окислению. Это позволяет сохранить целостность изделия во время межоперационного хранения и исключает коррозию в сухих помещениях без покрытия. Однако для эксплуатации в условиях влажности рекомендуется окрашивание стали 40ХН2МА.

Пластичность

Пластические свойства характеризуются удлинением при разрыве и площадкой текучести. Эта последняя позволяет проводить штамповку и гибку тонких листов, в то время как для обработки толстых необходимо предварительное нагревание, чтобы предотвратить образование трещин. Из-за разницы деформаций на внутренней и внешней стороне листа применяются методы нагрева и увеличивается радиус изгиба.

Термообработка

Наиболее эффективная термообработка 40ХН2МА заключается в закалке при 850 градусах с последующим отпуском в масле при 620 градусах.

Улучшение сталевого сплава включает всю закалку и высокий отпуск. Поскольку материал относится к перлитному классу, переход осуществляется при 730 и 820 градусах. Для доэвтектоидного сплава полная закалка проходит при 850-870 градусах, формируя аустенитную структуру, а охлаждение приводит к образованию мартенситной. Зерно в обоих случаях имеет мелкие размеры. Аустенитные зерна 40ХН2МА возникают при переходе из феррита в цементит. При растворении цементита в аустените происходит переход железа в ?-аллотропной форме. Поскольку этот процесс занимает больше времени, чем формирование зерна, для его завершения необходимо выдержание при необходимой температуре.

Охлаждение в воде происходит быстро, что способствует образованию мелкозернистого мартенсита с пересыщением углерода.

В таком состоянии конструкционная сталь 40ХН2МА подвержена образованию трещин и сколов на фоне остаточных напряжений. Для снижения риска таких деформаций проводят отпуск при 450-650 градусах, что инициирует диффузию, позволяющую мартенситу перейти в перлит с сохранением углерода в структурах. В конечном итоге сплав обретает ферритно-цементитную структуру.

Процесс отпуска стали 40ХН2МА

Отпуск проходит в три этапа:

1. Выделение части углерода в виде метастабильного ?-карбида при постоянной температуре.
2. Распад мартенситной структуры и остаточного аустенита, начало трансформации ?-карбида в цементит.
3. Завершение распада мартенситной структуры и изменение размеров карбидов при нагреве. Интенсивная диффузия и изменение структуры феррита и карбидов при нагревании.

Выдержка необходима для стабилизации свойств материала, в среднем она продолжается 1-2 часа в зависимости от размеров изделия.

Аналоги стали 40ХН2МА

К аналогичным сплавам 40ХН2МА относятся:

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

Также рекомендуется обратить внимание на:

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