Поковка диска с отверстием из стали ст.40ХФА

Марка 40ХФА: характеристики и применение

Сталь 40ХФА: конструкционная легированная хромованадиевая марка (по характеристикам марки: «сталь конструкционная легированная», дополнительно «сталь хромованадиевая»). Её отличает среднее содержание углерода (C 0,37-0,44 %) в сочетании с хромом (Cr 0,8-1,1 %) и ванадием (V 0,1-0,18 %); никель и медь присутствуют лишь как остаточные примеси (до 0,3 %), молибдена в составе нет. Хром обеспечивает прокаливаемость и прочность улучшенного состояния, а ванадий измельчает зерно и сдерживает его рост при нагреве, повышая стабильность структуры. По комплексу свойств 40ХФА близка к 40Х, 50ХФА и 30Х3МФ, указанным как заменители.

Для поковки в виде диска с отверстием марка интересна сочетанием прочности и вязкости после закалки и отпуска. Согласно приведённым в таблице данным (ГОСТ 4543-71), пруток Ø25 мм даёт σв 880 МПа и σт 735 МПа при δ5 10 % и ударной вязкости KCU 880 кДж/м²; на крупных сечениях значения закономерно снижаются: для поковок 100-300 мм σв 615 МПа, σт 395 МПа, KCU 540 кДж/м², а для 300-500 мм относительное удлинение падает до 13 % и KCU до 490 кДж/м². Это иллюстрирует чувствительность хромованадиевой стали к сечению и подтверждает необходимость нормировать свойства именно по толщине готового диска, а не по образцу-прутку. Твёрдость в отожжённом (заготовительном) состоянии по ГОСТ 4543-71 составляет HB 229.

Типичные изделия из 40ХФА в улучшенном состоянии: шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы и валы экскаваторов, работающие при температуре до 400 °С; после закалки с низким отпуском марку применяют для червячных валов и других деталей повышенной износостойкости. В формате диска с отверстием это соответствует нагруженным фланцам, ступицам, кольцам и заготовкам зубчатых венцов. При ковке заготовку прогревают равномерно и завершают деформацию в контролируемом интервале, избегая роста зерна; ванадий помогает сохранить мелкозернистую структуру. Последующее улучшение (закалка с отпуском) проводят с учётом фактического сечения диска, а механическую обработку: преимущественно в отожжённом состоянии (HB 229), оставляя финишные операции на упрочнённую заготовку.