Конструкционная сталь 40ХН2МА

Легированные металлы

Легированные сплавы выделяются высокими эксплуатационными характеристиками, что делает их универсальными в применении. Сталь 40ХН2МА, относящаяся к низкоуглеродистым конструкционным сплавам с нормальной прочностью, используется для изготовления строительных конструкций, полностью соответствующих нормам.

Преимущества материала

К ключевым достоинствам относятся:

• мартенситное состояние;
• закалка на воздухе;
• отсутствие хрупкости;
• стойкость к динамическим нагрузкам;
• устойчивость к низким температурам;
• сохранение характеристик при температурах до +300-400 градусов.

Недостатки

Недостатками стали являются высокая цена по сравнению с другими марками, сложность в резке и склонность к образованию флокенов.

Расшифровка обозначения

Обозначение стали 40ХН2МА имеет следующие расшифровки:

• 40 — 0,4% углерода;
• Х — менее 1% хрома;
• Н2 — 2% никеля;
• М — до 1% молибдена;
• А — высокое качество (минимальное содержание серы и фосфора).

Это прочный и вязкий металл, который подвергается глубокому прокаливанию при термообработке. Легирующие элементы увеличивают прочность и устойчивость, в то время как молибден облегчает процесс термообработки.

Химический состав

Состав сплава включает до:

• 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 улучшает свойства стали 40ХН2МА. Хром и никель придают прочность и коррозийную стойкость, медь отвечает за вязкость и теплопроводность, а марганец с кремнием устраняют свободное железо и снижают негативный эффект серы и фосфора.

Физические характеристики

К основным физическим свойствам металла можно отнести:

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

Применение

Сталь 40ХН2МА демонстрирует высокую устойчивость к хрупкому разрушению после отпускного процесса, благодаря содержанию молибдена. Высокая прочность делает материал идеальным для создания конструкций, работающих под значительными нагрузками.

Изделия, производимые из стали 40ХН2МА:

• валки для холодного проката;
• диски и нагруженные элементы;
• кронштейны;
• кулачковые муфты;
• метизы;
• цельнокатаные кольца;
• арматура для трубопроводов;
• изделия для авиапромышленности, работающие при +500 градусов.

Технические характеристики

Высокие механические свойства стали 40ХН2МА обусловлены:

Твердость	270 МПа
Площадка текучести	930 МПа
Плотность	7850 кг/м3;
Удлинение при растяжении	12%
Предел временной прочности	1080 МПа

Цена

Стоимость стали 40ХН2МА начинается от 50 руб./кг. Итоговая цена зависит от условий поставки, формата продукции и объема заказа.

Сортамент

Продукция из данного сплава включает:

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

Производство ведется в соответствии с нормами, включающими множество технологических этапов, таких как механическая обработка для повышения прочности и улучшения внешнего вида.

Свариваемость

Для оценки свариваемости стали 40ХН2МА рассчитывается эквивалент углерода:

Сэ = С + Г/6 + Х/5 + (Н + Д)/15,

где S, Г, Х, Н, Д — содержание углерода, марганца, хрома, никеля и меди соответственно. В этом случае эквивалент составляет менее 0,76%, что указывает на трудности при сварке материала.

Коррозионная стойкость

Легирующие добавки обеспечивают сплаву среднюю коррозионную стойкость, что гарантирует его сохранность при межоперационном хранении и отсутствие коррозии в сухих помещениях без покрытия. Однако использование в влажной среде требует защитного покрытия для стали 40ХН2МА.

Пластичность

Пластичность стали выражается в удлинении при разрыве и текучести. Это позволяет производить термообработку как тонких листов, так и толстых, которые при обработке требуют предварительного нагрева для предотвращения трещин.

Термообработка

Наиболее эффективная термообработка стали 40ХН2МА включает закаливание при 850 градусах в воде и отпуск в масле при 620 градусах. Цель — оптимизация структуры при достижении аустенитной формы с мелким зерном в результате быстрого охлаждения.

Следующим этапом идет отпуск при 450-650 градусах для уменьшения остаточных напряжений и предотвращения трещин, что позволяет перейти от мартенситной к ферритно-цементитной структуре.

Отпуск

Процесс отпуска стали 40ХН2МА проводится в три основных этапа:

1. Выделение углерода в виде метастабильного ?-карбида без повышения температуры.
2. Распад мартенситной структуры и переход ?-карбида в цементит.
3. Заключительная стадия, на которой мартенсит переходит в феррит, происходит диффузия, создается новая структура.

Время отпуска составляет от 1 до 2 часов при малом сечении изделия для стабилизации свойств.

Аналоги

Среди аналогов стали 40ХН2МА можно выделить:

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

Также рекомендуем рассмотреть:

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