Марка 40: характеристики и применение
Сталь 40 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям: по химическому составу это среднеуглеродистая марка (C 0,37-0,45 %) с обычным для качественной стали содержанием марганца (Mn 0,5-0,8 %) и кремния (Si 0,17-0,37 %), без преднамеренного легирования: хром, никель и медь нормируются лишь как примеси (до 0,25-0,3 %). Это определяет её главное свойство: прочность и твёрдость диска задаются прежде всего термообработкой, а не легированием. После нормализации проката (ГОСТ 1050-88) лист данных показывает временное сопротивление около 570 МПа при пределе текучести 335 МПа, относительном удлинении 19 % и сужении 45 %, что характеризует ст.40 как сталь среднего уровня прочности с сохранением запаса пластичности.
Для поковки типа «диск с отверстием½ марка 40 удобна сочетанием доступности заготовки и предсказуемого отклика на термообработку: её типовое назначение по характеристикам марки: валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колёса, втулки и крепёж для длительной службы при температурах до 425 °C. Дисковая поковка с центральным отверстием закономерно ложится в этот ряд: фланцы, проставки, ступицы, шкивы и зубчатые венцы средней нагруженности. По возможности замены описание указывает близкие марки 35, 45 и 40Г, поэтому при дефиците материала корректировка по согласованию обычно не меняет маршрут изготовления.
При изготовлении дисковой поковки из ст.40 учитываем особенности среднеуглеродистой стали. Закалка возможна, но повышенное (для нелегированной стали) содержание углерода требует аккуратного режима нагрева и охлаждения, чтобы избежать трещин в зоне отверстия и на переходах; для дисков под механическую обработку чаще достаточно нормализации, дающей однородную структуру и стабильную твёрдость. Приведённые в таблице значения HB соответствуют состоянию проката (горячекатаный: выше, отожжённый: ниже), поэтому конкретный уровень твёрдости и обрабатываемость резанием фиксируем под чертёж. Контроль геометрии, твёрдости и при необходимости УЗК, а также требуемые ГОСТ/ТУ и документы согласуются до запуска партии.
Расчет поковки из стали 40. По этой марке важно заранее понимать, нужна ли только нормализация под мехобработку или улучшение с заданной твердостью. Для расчета пришлите диаметр диска, отверстие, высоту, массу, припуск на торцы и расточку, партию и рабочую роль детали: фланец, ступица, шкив, проставка или зубчатый венец.
Это определяет её главное свойство: прочность и твёрдость диска задаются прежде всего термообработкой, а не легированием. Поэтому цену и срок по стали 40 считаем вместе с сечением, партией, термообработкой, УЗК, твердостью и объемом последующей мехобработки. В заявке укажите документы: сертификат на металл, протокол контроля, результаты УЗК, маркировку партии и требования к отгрузке.
Технические характеристики стали ст.40
| Марка: | 40 |
| Заменитель: | 35, 45, 40г |
| Классификация: | Сталь конструкционная углеродистая качественная |
| Применение: | трубные заготовки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы и втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град. |
Химический состав стали ст.40
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
| 0.37 - 0.45 | 0.17 - 0.37 | 0.5 - 0.8 | до 0.3 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.25 | до 0.3 | до 0.08 |
Физические свойства стали ст.40
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 2.13 | 51.5 | 7850 | 483 | 160 | |
| 100 | 2.1 | 11.9 | 50.6 | 486 | 221 | |
| 200 | 1.98 | 12.7 | 48.1 | 497 | 296 | |
| 300 | 1.9 | 13.5 | 45.6 | 512 | 387 | |
| 400 | 1.85 | 14.05 | 41.9 | 529 | 493 | |
| 500 | 1.79 | 14.5 | 38.1 | 550 | 619 | |
| 600 | 1.67 | 14.9 | 33.5 | 574 | 766 | |
| 700 | 1.6 | 15.15 | 30 | 628 | 932 | |
| 800 | 12.5 | 24.8 | 674 | 1110 | ||
| 900 | 13.5 | 25.7 | 657 | 1150 | ||
| 1000 | 14.5 | 26.9 | 653 | 1180 | ||
| 1100 | 15.2 | 28 | 649 | 1207 | ||
| 1200 | 15.8 | 29.5 | 649 | 1230 | ||
| T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Механические свойства при Т=20oС материала 40.
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Лист термообработ., ГОСТ 4041-71 | 4 - 14 | 510-660 | 21 | |||||
| Трубы холоднокатан. | 580 | 320 | 17 | Нормализация | ||||
| Трубы горячекатан. | 600 | 340 | 16 | |||||
| Пруток калиброван., ГОСТ 10702-78 | 590 | 40 | Отжиг | |||||
| Прокат, ГОСТ 1050-88 | до 80 | 570 | 335 | 19 | 45 | Нормализация | ||
| Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88 | 610 | 6 | 35 | |||||
| Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88 | 510 | 14 | 40 | |||||
| Лента отожжен., ГОСТ 2284-79 | 440-690 | 14 | ||||||
| Лента нагартован., ГОСТ 2284-79 | 690-1030 | |||||||
| Полоса, ГОСТ 1577-93 | 6 - 60 | 570 | 335 | 19 | 45 | Нормализация |
| Твердость 40, Лист термообработ. ГОСТ 4041-71 | HB 10 -1 = 167 МПа |
| Твердость 40, Прокат калиброван. нагартован. ГОСТ 1050-88 | HB 10 -1 = 241 МПа |
| Твердость 40, Прокат горячекатан. ГОСТ 1050-88 | HB 10 -1 = 217 МПа |
| Твердость 40, Прокат калиброван. отожжен. ГОСТ 1050-88 | HB 10 -1 = 197 МПа |
| Твердость 40, Прокат горячекатан. отожжен. ГОСТ 1050-88 | HB 10 -1 = 187 МПа |