Сталь 40х и 20х разница

Обновлено: 22.01.2025

Сталь 40 относится к конструкционным углеродистым нелегированным специальным качественным сталям. Сталь марки 40 рекомендуется для изготовления крепежных деталей.

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

С Si Mn Cr S P Cu Ni As
не более
0,37-0,45 0,17-0,37 0,50-0,80 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Марка
стали		 Массовая доля элементов, %
C Si Mn P S Cr Ni Cu
не более
40 0,37-0,45 0,17-0,37 0,50-0,80 0,030 0,035 0,25 0,30 0,30

Применение

После поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ сталь марки 40 применяется для изготовления деталей средних размеров, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации, например:

  • длинные валы,
  • ходовые валики,
  • зубчатые колеса.

После улучшения сталь 40 применяется для изготовления следующих деталей:

  • коленчатые валы,
  • шатуны,
  • зубчатые венцы,
  • маховики,
  • зубчатые колеса,
  • болты,
  • оси.

В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности сталь марки 40 применяется для изготовления:

  • муфт насосных штанг,
  • валов центробежных насосов,
  • компрессоров,
  • роторов,
  • штоков грязевых насосов,
  • стволов и переводников вертлюгов,
  • переводников для рабочих и бурильных труб,
  • корпусов колонковых долот,
  • пальцев крейцкопфов грязевых насосов,
  • роликов превентора,
  • конических шестерен,
  • фиксаторов и шпонок буровых станков,
  • цепных колес буровых лебедок,
  • штифтов,
  • упорных винтов,
  • скалок насосов,
  • цапф и т. д

Применение стали 40 для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали НД на
поставку		 Температура
рабочей
среды, °С		 Дополнительные
указания по
применению
40
ГОСТ 1050		 Сортовой
прокат ГОСТ
1050		 От -40 до 425 Применяется после
термообработки (закалка
и высокий отпуск) при
температуре ниже минус
31°С до минус 40°С

Применение стали 40 для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали Технические требования Допустимые параметры эксплуатации Назначение
Температура стенки, °С Давление среды,
МПа (кгс/см 2 ),
не более
Сталь 40
ГОСТ 1050,
ГОСТ 10702		 СТП 26.260.2043 От -40 до 425 10 (100) Шпильки, болты
16 (160) Гайки
От -40 до 450 16 (160) Шайбы

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 40 для фланцев для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см 2 ) (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали,
стандарт или ТУ		 40
ГОСТ 1050
Технические
требования		 ГОСТ 9399
Наименование
детали		 Фланцы
Предельные
параметры		 Температура
стенки, °С,
не более		 От
-40 до
+200
Давление
номинальное,
МПа (кгс/см 2 )
не более		 32 (320)
Обязательные испытания σ0,2 +
σв +
σ +
f +
KCU +
HB +
Контроль Дефектоскопия +
Неметаллические
включения		 —

Стойкость стали 40 против щелевой эрозии

Группа
стойкости		 Балл Эрозионная
стойкость по
отношению к
стали 12X18H10T
Нестойкая 6 0,005-0,05

ПРИМЕЧАНИЕ
Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Температура критических точек, °С

Термообработка

Детали из стали марки 40 подвергаются нормализации при температуре 860-880° С или закалке в воде с температуры 840-860° С с последующим отпуском; температура отпуска устанавливается в зависимости от требуемых механических свойств. Так, например, детали буровых установок (шестерни, фиксатор, шпонки) превентора (плита основной опоры, ролики) подвергаются отпуску при температуре 550° С, цепные колеса буровой лебедки — при температуре 500 С.

Зависимость механических свойств стали 40 от температуры отпуска

Твердость HB для металлопродукции из стали 40 (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали Твердость HB, не более, для металлопродукции
горячекатаной и кованой калиброванной и со специальной отделкой поверхности
без термической
обработки		 после отжига
или высокого отпуска		 нагартованной после отжига
или высокого отпуска
40 217 187 241 197

Механические свойства металлопродукции (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали не менее
Предел
текучести
σт, Н/мм 2		 Временное
сопротивление
σв, Н/мм 2		 Относительное
удлинение
δ5, %		 Относительное
сужение
Ψ, %
40 335 570 19 45

Механические свойства проката

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа δ5(δ4), % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 1050-88 Сталь горячекатаная,
кованая калиброванная
и серебрянка 2-й категории
после нормализации		 25 570 19 45 59 —
Сталь калиброванная 5-й категории:
после нагартовки — 610 6 35 — —
после отжига или
высокого отпуска		 — 510 14 40 — —
ГОСТ 10702-78 Сталь калиброванная
и калиброванная со
специальной отделкой
после отпуска и отжига		 — До 590 — 40 — 197
ГОСТ 4041-71
(образцы поперечные)		 Лист термообработанный
1 и 2-й категорий		 4-14 510-650 21 — — 167
ГОСТ 1577-93 Лист нормализованный
или горячекатаный		 80 560 20 — — —
Лист отожженный
или высокоотпущенный		 80 520 21 — — —
Полоса нормализованная
или горячекатаная		 6-25 570 19 45 — —
ГОСТ 16523-89
(образцы поперечные)		 Лист горячекатаный До 2 510-660 (16) — — —
2-3,9 (17) — — —
Лист холоднокатаный До 2 510-600 (17) — — —
2-3,9 (18) — — —
ГОСТ 2284-79 Лента холоднокатаная
отожженная		 0,1-4 450-700 (14) — — —
Лента нагартованная,
класс прочности Н2		 0,1-4 850-1050 — — — —
ГОСТ 10234-77 Лента отожженная
плющеная		 0,1-4 До 700 10 — — —

Механические свойства поковок (ГОСТ 8479-70)

Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость НВ, не более
не менее
Нормализация 300-500 215 215 430 18 40 44 123-167
500-800 16 35 39
100-300 245 245 470 19 42 39 143-179
300-500 17 35 34
До 100 275 275 530 20 40 44 156-197
100-300 17 38 34
Закалка+отпуск 300-500 275 275 530 15 32 29 156-197
500-800 13 30 29
100-300 315 315 570 14 35 34 167-207
До 100 345 345 590 18 45 59 174-217

Механические свойства после закалки с 850 °С в масле

tотп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость НВ,
не более
200 750 930 7 45 29 267
300 710 860 8 51 69 247
400 640 790 10 57 88 225
500 550 730 12 62 127 208
600 450 660 16 66 167 188
700 380 620 17 71 206 170

Механические свойства при повышенных температурах [81]

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, %
700 99 140 48 85
800 70 110 53 97
900 54 71 55 100
1000 28 58 69 100
1100 24 37 60 100
1200 16 26 87 100
1300 12 18 56 100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 6 мм и длиной 80 мм, прокатанный. Скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.

Ударная вязкость KCU [28]

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20 -40 -80
Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 400 °С 78 55 51

Предел выносливости [140]

Термообработка σ-1, МПа
Отжиг при 850 °С,
σ0,2 = 275 МПа, σв = 520 МПа		 231
Закалка с 845 °С, в воду; отпуск при 550 °С,
σ0,2 = 600 МПа, σв = 710 МПа, НВ 209		 393
Закалка с 845 °С в масло; отпуск при 430 °С,
σ0,2 = 415 МПа, σв = 630 МПа		 230

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/100000 = 100 МПа; σ 450 1/100000 = 50 МПа; σ 500 1/100000 = 30 МПа; σ 400 1/10000 = 260 МПа; σ 500 1/10000 = 70 МПа; σ 400 1/100000 = 190 МПа; σ 500 1/100000 = 44 МПа.

Технологические свойства [81]

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 400 мм на воздухе.

Свариваемость — ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,2 и Kv б.ст = 1,05 в горячекатаном состоянии при НВ 170 и ав= 520 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Прокаливаемость, мм (ГОСТ 1050-88) [51]

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

Сталь

Сталь – материал, использующийся в основном как в черной металлургии, так и в других промышленных отраслях.

По качеству сталь бывает:
  1. обыкновенная;
  2. качественная,
  3. высококачественная;
  4. особо высококачественная;

Количестве вредных примесей — вот основное отличие между ними. По химическому составу стали могут быть углеродистые и легированные.

Компания «СтальТорг» предлагает огромный выбор стали, каждый вид которой применяется в определённой области. Как правило, это конструкционная углеродистая качественная сталь, обладающая прекрасными эксплуатационными характеристиками.

Сталь 08 используется для изготовления деталей с хорошей пластичностью. Это шайбы, прокладки и патрубки, работающие при температурах от -40 до +450°С.

Конкретные виды стали подразделяются на определённые подвиды, которые функционируют в абсолютно разных сферах. К примеру, сталь 12 необходима для котлов, сварных конструкций, пролётов строения железнодорожных мостов, а также автомобильных деталей.

В нашем ассортименте — полный спектр сталей любого назначения. У нас Вы можете заказать сталь 18 , сталь 95 и другие стали, востребованные во многих областях промышленности и народного хозяйства.

Сталь 20

Сталь 20 предназначена для изготовления листового проката 1-2 категории, применяемого при холодной штамповки. Также она необходима для штампованных деталей, служащих в высоких температурных условиях.

Сталь 20 используется для:
  1. оборудования атомных станций;
  2. изготовления заготовок деталей трубопроводной арматуры;
  3. деталей типа донышек, колец, патрубков, тройников для энергооборудования и трубопроводов тепловых электростанций;
  4. труб бесшовных высокого давления для топливопроводов дизелей;
  5. деталей и элементов трубопроводов горячей воды атомных станций;
  6. труб для химических и нефтехимических веществ; спиральношовных труб с двухсторонним швом для трубопроводов атомных электростанций.

Сталь 30

Сталь 30 предназначена для изготовления листового проката 1-2 категории.

Сталь 30 применяется при:
  1. холодной штамповки;
  2. шпинделей, звездочек, валов, цилиндров прессового оборудования, соединительных муфт, рычагов и других деталей невысокой прочности;
  3. проволоки, применяемой при изготовлении спиц велосипедов и мотоциклов;
  4. горячекатаного профиля для крыла плоскореза сельскохозяйственных машин.

Сталь 35

Следующий вид стали, выпускаемой нашей компанией, - сталь 35. Сталь 35 применяется для изготовления деталей механизмов, которые испытывают небольшие нагрузки. Примером таких деталей служат цилиндры, шатуны, диски, обода, звездочки.

В свою очередь, после закалки, сталь 35 используют для производства деталей корпусов погружных электродвигателей для нефтяной промышленности, профилей поворотного круга для автоприцепов, трубопроводов, в мото- и велостроении.

Сталь 40

Для изделий с повышенным требованием по сроку службы и эксплуатации при высоких температурах, берётся сталь 40 . В частности, из неё изготавливают крепёжные детали, фланцы, втулки, диски, валы.

Сталь 40 предназначена для:
  1. холодной штамповки;
  2. зубчатых венцов, коленчатых валов, зубчатых колес, маховиков, осей и др;
  3. детали гидрогенераторов;
  4. кованых заготовок валов компрессорных машин и газовых турбин;
  5. после закалки при изготовлении деталей трубопроводной арматуры;
  6. деталей , к которым предъявляются требования высокой твердости и повышенной износостойкости;

Сталь 45

Когда изделиям нужна высокая прочность, оптимальна сталь 45 . Она актуальна для распределительных и коленчатых валов, шпинделей, цилиндров и других деталей. Сталь 45 подвергается закалке и термообработке, что обеспечивает свойства, такие как увеличения твердости и гибкость (для пружинных сталей).

Сталь 45 предназначены для изготовления:
  1. деталей гидрогенераторов;
  2. после закалки - деталей трубопроводной арматуры;
  3. в мотовелостроении - бесшовных труб;
  4. цельнокатаных колец различного назначения;
  5. термообработанной проволоки, предназначенной для изготовления деталей, используемые в ткацких станках.

Сталь 50

Если детали работают на трение, то для них применяют сталь 50 . Без неё невозможно представить производство зубчатых колёс, малонагруженных рессоров и пружин, бандажей и др. Еще одно применение сталь 50 - изготовление роторов электрических машин и ремизной термообработанной луженой проволоки.

Сталь 60

Сталь 60 - для деталей, которым крайне важны прочность и повышенная износостойкость. Это диски сцепления, регулировочные и замочные шайбы и шпиндели.

Сталь 60 применяется:
  1. цельнокатаные вагонные колеса;
  2. рабочие листовые валки станов для прокати металлов;
  3. автомобильные диски сцепления, пружинные кольца амортизаторов;
  4. и другие похожие детали, для которых предъявляются требования высокой прочности и износостойкости.

Сталь 60 не применяется для сварных конструкций и малочувствительна к флокеночувствительности. Также сталь 60 не склонна к отпускной хрупкости.

Наши контакты

Конструкционная легированная сталь 40Х

Сталь 40Х относится к конструкционным легированным сталям и применяется для изготовления следующих деталей:

  • оси,
  • валы,
  • вал-шестерни,
  • плунжеры,
  • штоки,
  • коленчатые и кулачковые валы,
  • кольца,
  • шпиндели,
  • оправки,
  • рейки,
  • зубчатые венцы, болты,
  • полуоси,
  • втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Расшифровка стали 40Х

Число 40 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х равно 0,4%.
Буква Х указывает среднее содержания хрома до 1,5%.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C, углерод Mn, марганец Si, кремний P, фосфор S, сера Cr, хром Ni, никель Cu, медь As, мышьяк
0,36-0,44 0,5-0,8 0,17-0,37 не более 0,25 не более 0,04 не более 0,035 не более 0,25 не более 0,25 не более 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали Массовая доля элементов, %
C Si Mn Cr Ni Mo Al Ti V B
40Х 0,36-0,44 0,17-0,37 0,50-0,80 0,80-1,10 — — — — — —
  1. В стали 40Х допускается массовая доля остаточных элементов, не более: вольфрама — 0,20 %, молибдена — 0,11 %, ванадия — 0,05 % и остаточного или преднамеренно введенного титана (за исключением стали марок,
    перечисленных в примечании 1 настоящей таблицы) — не более 0,03 %.
  2. Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.

Твердость по Бринелю ГОСТ 4543-2016

Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном
(ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим
высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам,
указанным в таблице

Марка стали Твердость НВ, не более
40Х 217

Примечание: Согласно ГОСТ 4543-71 твердость калиброванного проката в отожженном или высокоотпущенном состоянии, а также горячекатаного проката в нормализованном с последующим высоким отпуском состоянии может быть на 15 единиц НВ больше.

Свариваемость

Трудносвариваемая.
Способы сварки:

  • РДС (ручная дуговая сварка), ЭШС (электрошлаковая сварка). Необходимы подогрев и последующая термообработка.
  • КТС (контактная сварка) — необходима последующая термообработка.

Применение стали 40Х для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали НД на поставку Температура рабочей среды (стенки), °С Дополнительные указания по применению
40Х
ГОСТ 4543		 Поковки ГОСТ
8479.
Сортовой прокат
ГОСТ 4543		 От -40 до 450 Для несварных узлов арматуры с
обязательным проведением
термообработки (закалка и высокий
отпуск) при температуре рабочей
среды (стенки) ниже минус 30°С до
минус 40°С

Применение стали 40Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Допускается применять крепежные изделия из сталей марки 40Х при температурах ниже минус 40°С до минус 60°С, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м (3 кгс·м/см ) ни на одном из испытуемых образцов.

Применение стали для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали НД на
поставку		 Температура
рабочей
среды, °С		 Дополнительные
указания по
применению
40Х
ГОСТ 4543		 Сортовой
прокат ГОСТ
4543, ГОСТ 1051		 От -40 до 450 Применяются после
улучшающей
термообработки (закалка
и высокий отпуск)

Применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур

Марка стали Закалка + отпуск при
температуре, °С		 Примерный уровень
прочности, Н/мм
(кгс/мм 2 )		 Температура
применения не ниже,
°С		 Использование в
толщине не более, мм
40Х 500 1000(100) -60 30

Стойкость стали 40Х против щелевой эрозии

Группа
стойкости		 Балл Эрозионная
стойкость по
отношению к
стали 12X18H10T
Пониженной
стойкости		 4 0,15-0,25

Применение стали 40Х для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Марка стали Вид полуфабриката
или изделия		 Максимально
допустимая
температура
применения, °С
40Х
ГОСТ 4543		 Поковки. Крепеж 500

Технологические свойства

  • Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
  • Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,2 и Kv б.ст = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв = 610 МПа.
  • Флокеночувствительность — чувствительна.
  • Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Механические свойства стали 40Х по ГОСТ 4543-2516

Механические свойства металлопродукции, определяемые при температуре 20°С (-10/+15°С) на продольных термически обработанных образцах или образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок, должны соответствовать нормам, указанным в таблице

Режим термической обработки Закалка Температура, °С 860
Среда охлаждения Масло
Отпуск Температура, °С 500
Среда охлаждения Вода или масло
Механические свойства, не менее Предел текучести σт, Н/мм 2 785
Временное сопротивление σв, Н/мм 2 980
Относительное удлинение δ5, % 10
Относительное сужение Ψ, % 45
Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 59
Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм 25

Механические свойства по ГОСТ 4543-71 при нормальной температуре

Предел текучести σт, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 785(80);
Временное сопротивление σв, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 980(100);
Относительное удлинение δ5, %, не менее — 10;
Относительное сужение Ψ, %, не менее- 45;
Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 (кгс*м/см 2 ), не менее — 59(6);

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20 -20 -40 -70
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 650 °С 160 148 107 85
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 580 °С 91 82 — 54

Механические свойства

ГОСТ Состояние поставки Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB, не более
не менее
ГОСТ 4543-71 Пруток. Закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле 25 — 780 980 10 45 59 —
ГОСТ 8479-70 Поковка:
нормализация 500-800 245 245 470 15 30 34 143-179
300-500 275 275 530 15 32 29 156-197
закалка+отпуск 500-800 275 275 530 13 30 29 156-197
нормализация До 100 315 315 570 17 38 39 167-207
100-300 14 35 34
закалка+отпуск 300-500 315 315 570 12 30 29 167-207
500-800 11 30 29
нормализация До 100 345 345 590 18 45 59 174-217
100-300 345 17 40 54
закалка+отпуск 300-500 14 38 49
До 100 395 395 615 17 45 59 187-229
100-300 15 40 54
300-500 13 35 49
До 100 440 440 635 16 45 59 197-235
100-300 14 40 54
До 100 490 490 655 16 45 59 212-248
100-300 13 40 54

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость НВ
101-200 490 655 15 45 59 212-248
201-300 440 635 14 40 54 197-235
301-500 345 590 14 38 49 174-217

Примечание: Закалка с 840-860 °С в масле; отпуск при 580-650 °С, охл. на воздухе.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB
200 1560 1760 8 35 29 552
300 1390 1610 8 35 20 498
400 1180 1320 9 40 49 417
500 910 1150 11 49 69 326
600 720 860 14 60 147 265

Примечание: Закалка с 850 °С в воде.

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2
Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 550 °С
200 700 880 15 42 118
300 680 870 17 58 —
400 610 690 18 68 98
500 430 490 21 80 78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный; скорость деформирования 5 мм/мин; скорость деформации 0,002 1/с
700 140 175 33 78 —
800 54 98 59 98 —
900 41 69 65 100 —
1000 24 43 68 100 —
1100 11 26 68 100 —
1200 11 24 70 100 —

Термообработка ГОСТ 4543-71

Термообработка ГОСТ 4543-71 легированной стали 40Х


Примечание: Размер сечения заготовки для термической обработки
(диаметр круга или сторона квадрата), мм, не менее — 25.

Сталь 20Х — конструкционная легированная

Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 2879-88.

Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.

Лист толстый ГОСТ 1577—93, ГОСТ 19903—74.

Полоса ГОСТ 82—70, ГОСТ 103—76.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.

Трубы ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-86.

Назначение

Втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.

Расшифровка стали 20Х

Цифра 20 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,2%.

Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.

Применение стали 20Х корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали НД на поставку Температура рабочей среды (стенки), °С Дополнительные указания по применению
20X
ГОСТ 4543		 Поковки ГОСТ
8479.

Сортовой прокат
ГОСТ 4543.

Листы ГОСТ 1577,
категории 2, 3.

Применение стали 20Х 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 2
(кгс/мм 2 )		 Температура
применения не ниже, °С		 Использование в
толщине не более, мм
20Х 200 900 (90) -60 15
  1. При термической обработке на прочность ниже указанной в графе 3 или при использовании в деталях с толщиной стенки менее 10 мм температура эксплуатации может быть понижена.
  2. Максимальная толщина, указанная в графе 5, обусловлена необходимостью получения сквозной прокаливаемости и однородности свойств по сечению.
С Si Mn Cr Ni Cu S P
не более
0,17-0,23 0,17-0,37 0,5-0,8 0,7-1,0 0,30 0,30 0,035 0,035
Марка стали Массовая доля элементов, %
С Si Mn Cr Ni Mo Al Ti V B
20Х 0,17-0,23 0,17-0,37 0,5-0,8 0,7-1,0 — — — — — —

ПРИМЕЧАНИЕ: знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если не указано иное.

Твердость (ГОСТ 4543-2016)

  1. Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенной (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице
    Марка сталиТвердость HB, не более
    20Х179

Механические свойства проката (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали Режим термической обработки Механические свойства, не менее Размер сечения
заготовок для
термической обработки
(диаметр круга или
сторона квадрата), мм
Закалка Отпуск Предел текучести σт, Н/мм 2 Временное сопротивление σв, Н/мм 2 Относительное Ударная вязкость КС U, Дж/см2
Температура, °С Среда охлажде-
ния		 Темпера-
тура, °С		 Среда
охлаждения		 удлинение δ5,% сужение Ψ, %
1-й
закалки
или нор-
мализации		 2-й за-
калки
20Х 880 770—
820		 Вода или масло 180 Воздух или масло 635 780 11 40 59 15
ГОСТ Состояние поставки, режим термообработки Сечение, мм σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость, не более
не более
ГОСТ 4543-71 Пруток. Закалка с 880 °С в воде или масле, закалка с 770-820 °С в воде или масле; отпуск при 180 °С, охл. в воде или в масле 15 640 780 11 40 59 —
ГОСТ 10702-78 Сталь нагартованная -калиброванная и калиброванная со специальной отделкой без термообработки — — 590 5 45 — HB 207
Пруток. Цементация при 920-950 °С, охл. на воздухе; закалка с 800 °С в масле; отпуск при 190 °С, охл. на воздухе 60 390 640 13 40 49 HB 250; HRC5 55-63
Термообработка Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2 Твердость HB, не более
не менее
Нормализация До 100 195 195 390 26 55 59 111-156
100-300 23 50 54
300-500 20 45 49
До 100 215 215 430 24 53 54 123-167
100-300 20 48 49
До 100 245 245 470 22 48 49 143-179
Закалка+отпуск 100-300 19 42 39 143-179
До 100 275 275 530 20 40 44 156-197
100-300 275 275 530 17 38 34 156-197
100-300 315 315 570 14 35 34 167-207
100-300 345 345 590 17 40 54 174-217
tотп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2
200 650 880 18 58 118
300 690 880 16 65 147
400 690 850 18 70 176
500 670 780 20 71 196
600 610 730 20 70 225

Примечание: Пруток диаметром 25 мм; закалка с 900 °С, в масле.

tисп. °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, %
700 120 150 48 89
800 63 93 56 74
900 51 84 64 88
1000 33 51 78 97
1100 21 33 98 100
1200 14 25 — —

ПРИМЕЧАНИЕ: Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованый и нормализованный; скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/с.

Предел выносливости при n = 10 7

Термообработка σ-1, МПа
Нормализация, σ0,2 = 295-395 МПа, σв = 450-590 МПа, HB 143-179 235
Закалка + высокий отпуск, σ0,2 = 490 МПа, σв = 690 МПа, HB 217-235 295
Цементация + закалка + низкий отпуск, σ0,2 = 790 МПа, σв = 930 МПа, HRCэ 57-63 412
Состояние поставки KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
+20 -20 -40 -60
Пруток диаметром 115 мм; закалка + отпуск 280-286 280-289 277-287 261-274

Температура ковки, °С: начала 1260, конца 750. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, сечением 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.

Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,3 и Kv б.ст = 1,7 в горячекатаном состоянии при НВ 131 σв = 460 МПа.

Сталь 20Х сваривается без ограничений(кроме химико-термических обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений.

Сталь 40Х

Сталь 40Х

Сталь 40Х — это коррозионно-стойкий сплав, используемый для выпуска машинных и автомобильных металлоизделий, а также стальных высокопрочных элементов иного назначения.

Это материал с регламентированным содержанием легирующих добавок в составе (легированный). Относится к категории конструкционных металлов.

ГОСТы, расшифровка, характеристики

Производится марка стали 40Х в рамках государственных стандартов. Контролирует его качество ГОСТ 4543-2016 (этот документ заменил ГОСТ 4543-71). Регламент определяет способ выплавки и переплавки, общие характеристики и форму выпуска металла.

По ГОСТу 4543-2016 выплавляться сталь может в слитках, а также в непрерывно-литых заготовках. Поставляется в полосах, мотках и круглых или шестигранных прутках.

Форма металлоизделия зависит от вида поставки. Сечение может быть:

  • прямоугольным,
  • квадратным,
  • круглым,
  • шестигранным.


Поверхность бывает без обдирки или с обточкой.

По ГОСТу 4543-2016 (ГОСТу 4543-71) на производстве может применяться горячекатаный, калиброванный и кованый метод. Допустимо применение одного из следующих способов выплавки и переплавки:

  • мартеновский;
  • открытый (индукционный или дуговой);
  • кислородно-конвертный;
  • вакуумно-индукционный, вакуумно-дуговой или плазменно-дуговой (по ГОСТу 4543-71 или 4543-2016 второй и третий — только для переплава);
  • электрошлаковый (для переплавки).

Есть и другие стандарты на сталь 40Х, действие которых определяется видом металлоизделий. Это ГОСТы:

Силу имеет и ГОСТ 33260-2015. В документе прописываются условия производства трубопроводной арматуры. Определяет ГОСТ 33260-2015 и качество стальных материалов, применяемых в арматуростроении.

Характеристики стали 40Х зависят от ее состава. Преобладающие компоненты стандартно отражены в маркировке. Ее расшифровка будет следующей:

  • цифра «40» указывает на вид главного химического элемента в металле. В данном случае это углерод. Его концентрация составляет 0,44% (это число округлено к целому, то есть к 0,40%, так как это вещество содержится в объеме от 0,36%). Этот компонент определяет главные эксплуатационные особенности сплава;
  • «Х» свидетельствует о наличии легирующей добавки. Она — второй главный химический элемент. В марке 40Х это хром. Концентрация элемента равна чуть более 1%. Такое количество указывает на повышенную стойкость к распространению коррозии. Этим свойством обладает микроструктура стали за счет хрома.

Но расшифровка марки стали не означает, что в этом сплаве содержатся только эти химические элементы. В нем есть и другие компоненты, но в наименьшем объеме. Их наличие определяет физические, механические, эксплуатационные и технологические свойства металла.

Химический состав

  • никель (N). Его максимальное содержание не превышает 0.3%;
  • марганец (Mn). В этом металле его может быть от 0.5 до 0.8%;
  • кремний (S). Допустимое значение — не менее 0.17, но не более 0.37%;
  • медь (Cu). Этого элемента меньше всего. Здесь его не больше 0.035% (такое количество существенно не влияет на свойства материала).

Есть в этой стали и легирующие примеси, относящиеся к вредным добавкам — фосфор (P) и сера (C). Их концентрация строго регламентируется государственным стандартом. Превышение нормированных значений требует отбраковки готового сырья. По ГОСТу их количество не должно превышать 0.035%.


На рисунке ниже вы можете увидеть концентрацию каждого химического элемента в сплаве:


Рекомендованное количество всех компонентов по действующему ГОСТу (4543-2016) и старому (4543-71) отличается.

Согласно стандарту 2016-го:


По старому регламенту:


Именно химический состав сказывается на свойствах металла. Он определяет и технические условия сплава.

Основные свойства: физические, механические

Этот металл имеет оптимальный показатель прочности. Он твердый, но не гибкий. Его особенность заключается в высокой устойчивости к коррозионному растрескиванию и воздействию агрессивной среды. Объясняется это высокой концентрацией хрома в составе.

Главные физические свойства сплава в следующем:

  • модуль упругости находится в пределах от 1.32 до 2.14 (МПа);
  • расширение линейного типа (при температурном режиме в диапазоне +20 градусов) составляет от 11.9 до 14.6 (1/Град);
  • тепловая проводимость материала согласно испытаниям — минимум 26 и максимум 46 (Вт/м.Град);
  • плотность стали 40Х в зависимости от общих условий равна 7430-7820 кг/куб. м;
  • удельное значение теплоемкости при температурном режиме в +20 градусов равно 466-664 (Дж);
  • электросопротивление (удельное значение) — от 210 до 1170 (Ом/м).

Данные свойства получены в определенных испытательных и температурных условиях (указаны в первом столбце таблицы):


Механические свойства стали 40Х включают: твердость, значения плотности, прочностные характеристики.

Из основных параметров выделим:

  • плотность. Она находится в пределах 7820 кг/ кв. м;
  • максимальный предел прочности равен 960 единицам (определен при испытаниях на временное сопротивление), а также 509 единицам (определен в момент сгиба). Измеряется в МПа;
  • предел текучести составляет около 785 Н/ кв. мм.

В зависимости от шкалы измерения твердость HRC (в МПа) выражается в различных цифровых значениях. Самое распространенное определение — по Бринеллю. В данном случае этот параметр равен 187 единицам. Твердость по Роквеллу немного другая, хотя состав стали и условия испытаний не меняются. Она составляет 217 единиц.

Отметим и то, что ударная вязкость может быть минимум 400 и максимум 850 кДж на кв. м.

Механические характеристики в зависимости от типа металлоизделия представлены в таблице:


Технологические свойства, термообработка

Из основных технологических свойств выделим, то что этот материал имеет склонность к отпускной хрупкости. Но для улучшения данного показателя металл проходит дополнительную термообработку.

К тому же, это флокеночувствительная сталь.

Свариваемость металлопродукции имеет ограничения. Сварка стали возможна при проведении дополнительных операций. Сначала осуществляется предварительный подогрев заготовки (термообработка) до 200-300 градусов по Цельсию, затем сварочные работы, после этого окончательная термообработка металла — отжиг.

Для получения оптимальной твердости проводится закалка стали. Металлоизделия нагревают до критических температурных точек, в результате чего сплав меняет свою кристаллическую структуру. Прокаливаемость стали изменяет ее физико-механические способности, что определяет условия и допустимые сферы ее применения.


Закалка стали 40х осуществляется в масляной среде при 860 градусах по Цельсию (это максимальная температура закалки). Отпускной температурный режим составляет 500 градусов (среда — масло, вода). Нормализация стали проводится постепенно. Это позволяет получить материал нужной твердости и плотности.

Обычно легированная сталь 40Х проходит и другие этапы обработки. На производстве проводится:

Из других характеристик сплава выделим то, что:

  • он хорошо режется (кроме сварочных методов резки);
  • температура плавления стали 40Х до жидкого состояния составляет выше 1250 градусов по Цельсию (это тугоплавкий металл);
  • температура ковки стали 40Х равна 1250 (начало) и 800 (конец) градусам по Цельсию (среда охлаждения — воздух).

Достоинства и недостатки

Из плюсов выделим:

  • высокую коррозионную стойкость;
  • устойчивость к нагрузкам;
  • износостойкость;
  • возможность эксплуатации при любых внешних условиях;
  • устойчивость к короблению.

Кроме этого, поверхность металлоизделий не нужно дополнительно обрабатывать и чистить.

К минусам относится:

  • флокеночувствительность;
  • плохая свариваемость;
  • отпускная хрупкость.

Аналоги

У этой марки стали есть разные заменители. Говоря про отечественные аналоги, выделим:

  • 45Х. Если брать сталь 40Х и 45 в сравнение, то видно, что во втором случае в сплаве присутствует больше углерода (0,45%), содержание хрома в нем приблизительно 1%;
  • 38ХА (в некоторых случаях заменителем выступает металл из этой подгруппы — 30ХГСА). Оба варианта отличаются по химическому составу (в первом случае, кроме углерода в составе преобладает хром, а во втором — хром, марганец, кремний). Последняя буква в маркировке представленных видов сплавов указывает на то, что они высококачественные («А»). Сталь 38ХА и 40Х в сравнении обладают приблизительно одинаковым химическим составом (разные лишь проценты содержания углерода и класс качества). А вот сталь 30ХГСА и 40Х в сравнении уже больше отличаются по этому показателю. В первом образце меньше углерода, но больше иных элементов, а еще он относится к высокому классу качества. Но заметим, что при закалке оба сплава получают практически идентичные параметры твердости;
  • 40ХН. Этот металл близок по составу. Схожи и его физические свойства. Но если брать сталь 40Х и 40ХН в сравнение, то можно заметить, что во втором сплаве имеется относительно большое содержание никеля (около 1%);
  • 40ХС. Здесь такое же количество углерода и хрома. Но имеется в составе еще и кремний (до 1%);
  • 40ХФ. Отличается повышенным содержанием ванадия;
  • 40ХР. Тоже содержит хром. Имеется в этом сплаве и высокая концентрация бора (до 1%).

В качестве заменителя нередко используют металлы марок 40, 20, и 20Х. Сталь 40Х и сталь 20 в сравнении отличаются по общему объему углерода (во втором случае его около 0,2%). Кроме этого, в аналоге отмечается незначительное содержание хрома (до 0,25%), поэтому в маркировке он не указывается.

То же самое можно сказать про сталь 40 и 40Х в сравнении. Хотя в этом случае объем углерода в составе одинаковый. Но если брать сталь 20Х и 40Х в сравнение, то можно заметить, что этот химический элемент в заменителе присутствует практически в таком же количестве.

Взяв во внимание особенности всех перечисленных образцов, сделаем вывод: сталь 45Х и 40Х в сравнении практически идентичны, поэтому этот сплав лучше остальных подойдет в качестве заменителя.

Но существуют еще и аналоги зарубежные. Заметим, что таких металлов очень много (несколько десятков). Среди них есть как точные, так и ближайшие по химическому составу и физико-механическим свойствам. Перечислим основные марки стали.

Аналоги (Китай, Европа, США и др.) определены по стандартам:

  • AISI, SAE, ASTM (Соединенные Штаты Америки);
  • GB (Китай);
  • EN (Европейский Союз);
  • DIN, STAS, WNr, BDS, UNI, UNE, AFNOR, SS, MSZ, PN, NBN, CSN, BS (отдельные страны Европы).

Также некоторые заменители можно найти в классификаторах:

  • JIS, KS (Япония и Южная Корея);
  • AS (Австралия).

Полный список зарубежных аналогов представлен в таблице:


Определить вероятность замены на тот или иной вид сплава можно только после тщательной оценки химического состава каждого.

В этом поможет и сравнение свойств металлов в зависимости от целей использования и условий будущей эксплуатации тех металлоизделий, в которых планируется применить заменяющую сталь.

Использование

Эта сталь широко известна своим применением в машиностроении. Из нее изготавливаются высокоточные и качественные детали для автомобилей, сельскохозяйственных машин, промышленных станков и прочего оборудования, включая: шпиндели, штоки, оси, кулочковые и коленчатые валы, диски, рейки, втулки, поковки, детали трубопроводной арматуры, болты и прочие крепежные элементы.

Имеет металл и иное применение. Так, например, изготавливается труба бесшовная из стали 40Х (государственные регламенты 13663, 8731, 8733). Производят из нее полосы по госстандартам 82-70, 103-76, 1577, а также поковки по нормативному документу 8479.

Кроме этого, выпускается толстый лист из стали 40Х для дальнейшего применения в промышленности и быту. Из нее производятся кухонные предметы, в том числе и ножи. Этот металл не поддается коррозии и хорошо затачивается.

Читайте также: