Що таке сталь 40

0 Comments

Вичерпний посібник зі сталі 40#

Сталь 40# є різновидом середа вуглецева сталь . Сталь 40# має високу міцність, хорошу оброблюваність, середню пластичність холодної деформації та погану зварюваність. Його можна зварювати після загартування та відпустки. Немає відпускної крихкості під час термічна обробка, але прогартовуваність низька.

Еквівалентна марка для якісної нелегованої сталі 40 (GB)

КитайGB40
ISCU20402
Тайвань, КитайCNSS40C
JapanJISS40C
КореяKSSM40C
Сполучені ШтатиASTM/AISI1 040
UNSG10400
Міжнародна організація зі стандартівISOC40E4
НімеччинаDIN EN/DINC40E40 крон
W-Nr.1.1186
ФранціяNF EN/NFC40EXC42
РосіяGOST40
ВеликобританіяBS EN/BSC40E080M40
ПольщаPN40
ЧехіяCSN12041
ІталіяUNIC40

Хімічний склад сталі 40#

Тип сталіS40C40S40C10391040C4040 крон
стандарт3828699G40511720017200
Код країниCNSGBJISAISIAISIDINDIN
C(%)0.37-0.430.37-0.450.37-0.430.37-0.440.37-0.440.37-0.440.37-0.44
Si (%)0.15-0.350.17-0.370.15-0.350.15-0.350.15-0.35
Mn (%)0.6-0.90.5-0.80.6-0.90.7-1.00.6-1.00.5-0.80.5-0.8
P (%)≦ 0.03≦ 0.035≦ 0.03≦ 0.04≦ 0.0 4≦ 0.045≦ 0.035
S(%)≦ 0.035≦ 0.035≦ 0.035≦ 0.05≦ 0.05≦ 0.045≦ 0.035
Cr (%)≦ 0.2≦ 0.25≦ 0.2
Ni (%)≦ 0.2≦ 0.25≦ 0.2
Cu (%)≦ 0.25≦ 0.25≦ 0.25

Механічні властивості 40 # сталь

  • Міцність на розрив σb(МПа): ≥ 570 (58)
  • Сила врожайності σs(МПа): ≥ 335 (34)
  • Подовження δ5(%): ≥ 19
  • Зменшення площі ψ(%): ≥ 45
  • Енергія удару Akv(J): ≥ 47
  • Значення ударної в’язкості αkv(Дж/см2): ≥ 59(6)
  • Твердість: без термічної обробки ≤ 217HB; сталь для відпалу ≤ 187HB
  • Розмір зразка: розмір зразка становить 25 мм.
  • Специфікація термообробки: нормалізація, 860 °C; загартування 840 °C; відпуск, 600 °С.
  • Статус доставки: доставка без термічної обробки або термічної обробки (відпал, нормалізація або високотемпературний відпуск). Поставка в стані термічної обробки вказується в договорі, а поставка без термічної обробки здійснюється, якщо не зазначено.

Використання сталі 40#

Підходить для виготовлення шпинделя колінчастого вала, ведучого вала, штока поршня, шатуна, зірочки, шестерні тощо. Зварювальний виріб слід спочатку нагріти, а після зварювання повільно охолодити.

Різниця між 20 # сталь і сталь 40#

1. Різний вміст вуглецю

  • Сталь 40#: 40# означає вміст вуглецю 0.4%, що відноситься до середньовуглецевої сталі.
  • Сталь 20#: 20# означає вміст вуглецю 0.2 %, що відноситься до низьковуглецевої сталі.

2. Різні характеристики

  • Сталь 40#: має високу міцність і хорошу оброблюваність, пластичність холодної деформації, погану зварюваність, після загартування та відпустки можна зварювати, термічну обробку без відпускної крихкості, але низьку загартуваність.
  • Сталь 20#: сталь відноситься до високоякісної низьковуглецевої сталі, сталі для холодної екструзії, цементації та загартування. Сталь має низьку міцність, хорошу в’язкість, пластичність і зварюваність. Міцність на розрив становить 253-500 МПа, подовження ≥ 24%.

3. Різна сфера використання

  • Сталь 40#: використовується для виготовлення рухомих частин машин, таких як ролики, вали, шатуни, диски тощо. Вісь поїзда також може використовуватися для холодного волочіння, сталевих листів, сталевих смуг, безшовна труба, І т.д.
  • Сталь 20#: як правило, нормалізована заготовка прямого різання або кування, використовується для неважливих структурних частин, з’єднувачів або штампувань, або використовується як цементована сталь.

Організаційна трансформація сталі 40# (дроту) при нагріванні та охолодженні

Методом металографічної твердості досліджено організаційні перетворення середньовуглецевої сталі (сталь 40#) при нагріванні та охолодженні. Процес утворення аустеніту під час нагрівання, вплив загартування при різних температурах нагрівання на зміну організації та твердості, а також організація та властивості сталі, отриманої після аустенітизації при 850°C і подальшого охолодження в печі до різних температур після швидкого охолодження були проаналізовані, таким чином проілюструвавши відмінності між Ac1 І А.c3 абоr1 І А.r3 і критичні точки А1 І А.3 у рівновазі та їх практичне застосування.
Масова частка вуглецю середньовуглецевої сталі зазвичай становить 0.3% -0.6%; він виробляє широкий спектр важливих конструкційних матеріалів, таких як різноманітні частини валів, шестерні та шатуни. Це також важливо при виборі металевих виробів, таких як 35 # сталь , 40 # сталь та 45 # сталь. Крім того, дріт з вуглецевої сталі ML35, ML40 і ML45, 35B, 40B і 45B та інші сталеві пластини, стрічки та інші вироби також належать до середньовуглецевої сталі. Щоб правильно сформулювати параметри процесу термічної обробки середньовуглецевої сталі для отримання необхідної організації та продуктивності, важливе значення має поглиблене дослідження сталі 40# як представника середньовуглецевої сталі в процесі нагрівання та охолодження організації перетворення. практичне значення і теоретичне значення в цілому.

1. Випробувальний матеріал і метод випробування

Випробувальний матеріал для високоякісної вуглецевої конструкційної сталі (сталь 40), після звичайного кування та відпалу, оброблений у невеликий круглий шматок тонких зразків, після кування металографічної організації для перліту та сітчастого фериту, як показано на малюнку 1a. Характеризується грубим зерном і має характеристики організації Wei: твердість HRC8. 850 ℃ звичайний відпал після рівноважної організації, дивіться малюнок 1b, він складається з чорного перліту (P сказав) і першого евтектичного фериту (F), приблизно ці дві організації становлять 50%, організація рівномірно хороша, немає тіла Вайснера , твердість менша HRB78.
Термічна обробка з використанням автоматичного контролю температури експериментальної печі опору (точність регулювання температури 0.1мВ), з потенціометром (калібрування) для визначення температури печі. Кожна група зразків складається з 3-4 маленьких зразків, розміщених безпосередньо під термоконтактом термопари, відповідно, зразок нагрівається до необхідної температури (800 ℃ нижче часу нагрівання до 3 хв/мм розрахунку; при 800 ℃ вище часу нагрівання до 2 хв. /мм розрахунок), а потім вийміть зразок і швидко помістіть його в розсіл для охолодження. Твердомір Роквелла для вимірювання значення твердості, а потім виберіть типовий зразок шліфування металографічних зразків для спостереження за тканинами, а потім, якщо необхідно, використовуйте мікротвердомір для визначення значення мікротвердості різних організацій методом хімічного травлення та методом мікротвердості для ідентифікації різні організаційні компоненти.

Рис.1 Організація OM сталі 40 після кування (a) та відпалу (b)

2. Організаційна трансформація сталі 40 # при нагріванні (утворення аустеніту)

Невеликі зразки сталі 40# згрупували нагрівання до таких температур: 650 ℃, 700 ℃, 720 ℃, 730 ℃, 740 ℃, 750 ℃, 790 ℃, 820 ℃, 850 ℃ і 900 ℃, підтримували протягом відповідного періоду, а потім видаляють у розсіл для охолодження, а потім визначають твердість кожного зразка та вибирають типовий зразок для металографічного аналізу. На малюнку 2 показана крива твердості сталі 40 після нагрівання до різних температур після загартування. На кривій можна побачити тенденцію, коли температура нагрівання нижча за 720 ℃ (строго кажучи, має бути нижчою за Ac1), твердість загартованого зразка і така ж до обробки; коли температура нагрівання перевищує 720 ℃ (A1 ≈ 723 ℃), коли твердість загартованого зразка різко підвищується; 820 ℃, загартований, коли твердість досягла максимального значення (HRC60). Нормальна температура гарту 850 ℃, а його твердість також HRC60. 900 ℃ вище нагрівання та загартування сталі 40 твердістю трохи знижується.

Рисунок 2 Крива твердості сталі 40# після загартування при різних температурах нагріву
Закон зміни наведеної вище кривої твердості може бути використаний для нагрівання характеристик перетворення організації, можна добре пояснити. Рисунок 3 для нагріву сталі 40 до різних температур після гартування організації ОМ. 700 ℃ після загартування організація та вихідна організація (див. рис. 1b) однакові; це все ще перліт і перший евтектоїдний ферит. Але внаслідок термічного впливу сфероїдальних ознак твердості пластинчастий перліт не змінюється або має незначну тенденцію до зниження. Коли температура нагріву підвищилася до 720 ℃ гарту, зразок металографічної організації певних змін (див. рисунок 3а): тобто оригінал є частиною перлітної області при нагріванні аустеніту (тобто початок аустеніту формування), загартування та охолодження негайно перетворюється на мартенсит. За допомогою відповідного методу хімічного травлення можна розрізнити зразки трьох типів організації: біла маса для першого евтектичного фериту, у цей час це число незмінне; чорний для пластинчастого перліту; мартенсит світло-сірий, в основному поширений в перлітній групі надр. На рисунку 3а показані вищезазначені три типи організацій у визначенні мікротвердості розміру відбитка, що залишається позаду. Є очевидні відмінності: ферит найм’якший, найбільший відбиток, найменше значення твердості (HV = 143); перлітна організація розміру відбитка середини, HV = 220 (близько HRC18); і найменший відбиток мартенситу, що вказує на те, що він найтвердіший, HV = 405 (еквівалент HRC41). Через температуру нагрівання, близьку до критичної точки А1 і коливання температури печі, невелика кількість перліту перетворилася на аустеніт; кількість гострого охолодження до мартенситу також дуже мала, тому макротвердість зразка трохи підвищена (HRC12). Якщо температуру нагрівання підвищити до 730 ℃ гарту, твердість зразка значно зростає, до HRC40, металографічна організація показана на малюнку 3b. Як можна побачити на малюнку 3b, на додаток до збереження дуже невеликої кількості перліту (позначений P), переважна більшість перліту була перетворена в аустеніт під час нагрівання, охолодження його в мартенсит (позначений M), тому значно збільшилася твердість; і перший евтектоїдний ферит (позначений F) майже не змінюється. Якщо температура нагрівання підвищується до 740 °C, 750 °C або 790 °C, гаситься після організації, показаної на малюнках 3c, d та e. На малюнку 3 (cde) показана кількість першого евтектоїдного фериту з його температурою нагрівання та поступового зменшення кількості всього перліту, перетвореного на аустеніт, тобто після загартування та охолодження організація кількості мартенситів у різкому збільшенні твердості зразок збільшився відповідно: HRC45, HRC53 і HRC58. Наприклад, температура нагріву підвищується до 820 °C, загартується після організації майже всього мартенситу (див. рис. 3f), а твердість зразка досягає максимального значення HRC60. Твердість зразка до максимального значення HRC60. Таке, як подальше підвищення температури нагріву гарту, коли твердість зразка залишається незмінною; наприклад, твердість 850 ℃ після загартування все ще становить HRC60, результуюча організація однорідного дрібного мартенситу (тобто нормальна організація загартування). Лише коли температура нагрівання підвищиться до 900 ℃ або більше, через зростання аустенітного зерна, буде отримано загартування після відносно грубої організації мартенситу; твердість трохи знизиться.
Коротше кажучи, малюнок 2 показує, що модель зміни кривої твердості може бути повністю погашена зміною в організації (малюнок 3), оскільки стан організації визначає характеристики сталі.

3. Аустенітізація сталі 40# за допомогою печі після охолодження до різних температур при гартуванні організація та продуктивність

Випробування полягає в тому, що 40 сталевих малих зразків аустенізують при 850 °C після охолодження в печі до таких температур: 790 °C, 750 °C, 720 °C, 710 °C, 690 °C, 675 °C, 665 °C. , 660 °C, 650 °C і 600 °C після виймання розсолу негайно поміщають у швидке охолодження, визначення твердості кожного зразка та металургійний аналіз, твердість твердості та температуру охолодження за допомогою печі співвідношення між кривою, показаною на малюнку 4, показує, що відповідна організація OM показана на малюнку 5.

Рисунок 3 Організація ОМ сталі 40 після загартування при різних температурах нагріву (×1000)
Як видно з рис. 2 і рис. 3, твердість сталі 40 після нормального загартування становить HRC60, і отримано рівномірну дрібну мартенситну організацію. На малюнку 4 можна побачити, що аустенітизація при 850 ℃ після охолодження в печі до 750 ℃ ​​вище температури може бути загартована швидким охолодженням, тобто для отримання мартенситної організації твердістю до HRC60, як показано на малюнку 5a. При 850 ℃ зразки аустеніту з охолодженням печі до 730-720 ℃, тобто до критичної точки Аr3), спостерігається виділення першого евтектичного фериту; При швидкому охолодженні цей ферит не буде фазового переходу, решта аустеніту відразу ж перетворюється на мартенсит (див. Малюнок 5b). За рахунок невеликої кількості випадання першого евтектики фериту, в результаті чого знижується твердість зразка (HRC57). Наприклад, на зразках аустенітної сталі 850 ℃ 40 з охолодженням печі до нижчих температур, таких як 710 ℃, 690 ℃, 670 ℃ і 665 ℃ з охолодженням розсолом, можна побачити металографічний аналіз, утворення першого евтектоїдного фериту збільшується, і поступово наближається до максимальної кількості, відповідної в рівноважних умовах (до 50%), і кількість утворення мартенситу відповідно зменшується, тому зразки твердості різко знижуються, тобто відповідно до HRC52, HRC47, HRC41 і HRC35. Організація гасіння при 710 °C і 665 °C показана на рисунках 5c і 5d. слід звернути особливу увагу на той факт, що малюнок 5d з’явився в невеликій кількості перліту (P сказав), який позначає 40 сталь після аустенітізації 850 °C, охолодження печі до 665 °C, коли відбувається перехід опадів, тобто Аr1 температура близька до 665 °C. Якщо піч охолоджується до 660 °C, Ar1 температура близька до 665 °C. Твердість зразка швидко зменшується, тобто відповідно до відповідної твердості зразка. Наприклад, при охолодженні печі до 660 °C твердість зразків після швидкого охолодження становить лише HRC15; його організація OM показана на малюнку 5e. Картину можна побачити в трьох різних організаціях: тобто білий – це перший евтектичний ферит (F), близько 50%; його мікротвердість найбільша, HV = 149; чорна організація – пластинчастий перліт (Р), кількість менше 50%, розмір відбитка посередині, HV = 196; невелика кількість світло-сірої організації є мартенситом (M), який пов’язаний з групою перліту, тому HV = 416. якщо аустенітизація на 850 ℃ після охолодження в печі до 650 ℃, а потім холодна, але отримана при нормальному відпалі рівноважна організація: перший евтектоїдний ферит і пластинчастий перліт, кожен з яких становить 50% (див. рис. 5f).

Рисунок.4 Залежність твердості від температури для зразків сталі 40#, аустенітизованих при 850°C і загартованих у печі, охолодженій до різних температур.

Рис.5 Загартована організація невеликих зразків зі сталі 40 # після аустенізації при 850°C, охолодженої в печі (×1000)
Автор: Су Деда

Сталь 40Х

Низьколегований сплав із групи конструкційних сталей. Виготовляється у вигляді різних профілів, гарячекатаного та каліброваного сортового прокату, листа, широких та вузьких смуг та безшовного трубного прокату. Може піддаватися термічній та хіміко-термічній обробці.

Хімічні властивості

Хромовмісний залізовуглецевий сплав. Крім хрому, сталь містить як легуючі добавки кремній і марганець, а також домішки сірки, фосфору і деяких кольорових металів. Введення хрому в кількості близько 1% підвищує прожарювання сталі 40Х і сприяє збільшенню міцності.

Хімічний склад сталі 40Х відповідно до ДСТУ 7806/ ГОСТ 4543

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

N

Fe

Приблизний склад сплаву

Фізико-механічні властивості сталі 40Х

Низьколегована сталь 40Х характеризується високою механічною міцністю.

У термообробленому стані демонструє високу зносостійкість та твердість поверхні. Помірно чутлива до деформаційного старіння.

Є сплавом, що важко зварюється. Дуже схильна до відпускної крихкості та флокеночутлива. Правильно підібраний режим термічної обробки дозволяє зменшити вміст водню в металі і тим самим мінімізує утворення флокінів.

Механічні властивості термооброблених зразків стали 40Х ДСТУ 7806/ ГОСТ 4543

Режим термічної обробки зразків

Механічні властивості, не менше

Температура загартування, °С

Температура відпуску, °С

Межа плинності, Н/мм 2

Тимчасовий спротив, Н/мм 2

Ударна в’язкість KCU, Дж/см 2