Сталь марки 40ХФА

Марка: 40ХФА (заменители: 40Х, 65Г, 50ХФА, 30Х3МФ)
Класс: Сталь конструкционная легированная
Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 103-2006. Поковки и кованые заготовки: ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
Использование в промышленности: в улучшенном состоянии—шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и другие детали, работающие при температуре до 400 °С; после закалки и низкого отпуска — червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.

Химический состав в % стали 40ХФА
C	0,37 — 0,44
Si	0,17 — 0,37
Mn	0,5 — 0,8
Ni	до 0,3
S	до 0,025
P	до 0,025
Cr	0,8 — 1,1
V	0,1 — 0,18
Cu	до 0,3
Fe	~96

Зарубежные аналоги марки стали 40ХФА
США	4140, 4142, G41400
Германия	1.7223, 41CrMo4
Япония	SCM440
Франция	42CD4TS
Англия	3111-51, 42CrMO4, 708M40
Евросоюз	41CrMO
Италия	41CrMo4
Бельгия	41CrMo4
Испания	40CrMo4, 42CrMo4, F.1252, F.8332
Швеция	2244
Болгария	40ChFA
Чехия	15240

Свойства и полезная информация:

Удельный вес: 7810 кг/м³
Термообработка: Закалка и отпуск
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 860-800. Сечения до 200 мм охлаждаются в мульде, 201-300 мм — с печью.
Твердость материала: HB 10^-1 = 241 МПа
Температура критических точек: Ac₁ = 760 , Ac₃(Ac_m) = 800 , Ar₃(Arc_m) = 725 , Ar₁ = 680 , Mn = 218
Обрабатываемость резанием: после закалки и отпуска при HB ≤ 241, К _{υ тв. спл}=0,75, К_{υ б.ст}=0,65
Свариваемость материала: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС — необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.
Флокеночувствительность: чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Механические свойства стали 40ХФА
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	КП	Сечение, мм	σ_0,2(МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (кДж / м²)	HB (HRC_э), не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С, вода или масло		25	730	880	10	50	88
	Поковки. Закалка. Отпуск	395	100-300 300-500	395 395	615 615	15 13	40 35	54 49	187-229 187-229
		490	100-300	490	655	13	40	54	212-248
		540	До 100 100-300	540 540	685 685	15 13	45 40	59 49	223-262 223-262
	Пруток. Закалка 860-880 °С, масло. Отпуск 200-230°С, масло		До 40	1270	1570		35	39	(49-53)

Механические свойства стали 40ХФА в зависимости от сечения
Сечение, мм	Место вырезки образца	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (кДж / м²)
Закалка 850 °С, вода. Отпуск 600 °С, воздух. (Образцы тангенциальные)
50	Ц	900	940	15	45	69
80	Ц	810	890	11	33	39
120	Ц	710	860	12	37	64
160	Ц 1/2R	610 710	830 850	15 16	46 44	45 47
200	Ц 1/2R	490 510	710 800	17 18	49 49	57 47
240	Ц 1/2R К	490 570 700	710 770 830	18 19 17	51 50 49	71 54 61

Механические свойства стали 40ХФА в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (кДж / м²)	HRC_э
Закалка 850 °С, масло. Охлаждение после отпуска с 500 °С в воде
200 300 400 500 600	1490 1450 1270 1100 880	1860 1650 1360 1160 960	14 15 14 15 19	43 50 52 55 63	49 30 39 61 98	51 49 46 42 34

Механические свойства стали 40ХФА при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %
Закалка 850 °С, масло. Отпуск 640 °С
20 200 300 400 500 600	840 800 740 710 400	920 900 840 850 490 370	26 22 18 28 30 51	63 46 35 50 65 80

Ударная вязкость стали 40ХФА KCU, (Дж/см²)
Т= +20 °С	Т= -20 °С	Т= -70 °С	Термообработка
92	61	55	Закалка 850 °С, масло. Отпуск 600 °С

Предел выносливости стали 40ХФА
σ_-1, МПА	J_-1, МПА	n	Состояние стали и термообработка
480 421 372	265	10⁶ 10⁶10⁶	Закалка 880 °С, масло. Отпуск 230 °С. σ_в=1220МПа, HB 387 Закалка 880 °С, масло. Отпуск 550 °С. σ_в=990МПа, HB 288 Закалка 880 °С, масло. Отпуск 650 °С. σ_в=960МПа, HB 258

Прокаливаемость стали 40ХФА (ГОСТ 4543-71)
Расстояние от торца, мм										Примечание
1,5	3	4,5	6	9	12	15	18	27	39	Закалка 860 °С
51,5-60,5	51,5-59,5	50,5-58,5	48-57,5	39,5-54	35-50,5	34-46,5	32,5-43	30,5-39	27-39	Твердость для полос прокаливаемости, HRC_э

Физические свойства стали 40ХФА
T (Град)	E 10^{— 5} (МПа)	a 10⁶ (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м³)	C (Дж/(кг·град))	R 10⁹ (Ом·м)
20	2.15		37	7810
100	2.12	12.1	37		466
200	2.05	12.6	37		508
300	1.99	13	36		529
400	1.82	13.3	33		563
500	1.73	13.8	31		592
600	1.66	14.2	31		621
700	1.44	14.6	30		634
800	1.35	11.8	28		664

Опубликовано: 2010.11.04

Краткие обозначения:
σ_в	— временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	ε	— относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ_0,05	— предел упругости, МПа	J_к	— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ_0,2	— предел текучести условный, МПа	σ_изг	— предел прочности при изгибе, МПа
δ₅,δ₄,δ₁₀	— относительное удлинение после разрыва, %	σ_-1	— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ_сж0,05 и σ_сж	— предел текучести при сжатии, МПа	J_-1	— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	— относительный сдвиг, %	n	— количество циклов нагружения
s_в	— предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	— удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	— относительное сужение, %	E	— модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см²	T	— температура, при которой получены свойства, Град
s_T	— предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и λ	— коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С)
HB	— твердость по Бринеллю	C	— удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20^o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV	— твердость по Виккерсу	p_n и r	— плотность кг/м³
HRC_э	— твердость по Роквеллу, шкала С	а	— коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20^o — T ), 1/°С
HRB	— твердость по Роквеллу, шкала В	σ^t_Т	— предел длительной прочности, МПа
HSD	— твердость по Шору	G	— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _