Сталь марки 40ХН

Марка: 40ХН (заменители: 45ХН, 50ХН, 38ХГН, 40Х, 35ХГФ, 40ХНР, 40ХНМ, 30ХГВТ)
Класс: Сталь конструкционная легированная
Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Лист толстый: ТУ 14-1-1930-77. Полоса: ГОСТ 103-2006. Поковки и кованные заготовки: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70. Валки ОСТ 24 013.21-85. Трубы ОСТ 14-21-77.
Использование в промышленности: оси, валы, шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динами ческим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.

Химический состав в % стали 40ХН
C	0,36 — 0,44
Si	0,17 — 0,37
Mn	0,5 — 0,8
Ni	1 — 1,4
S	до 0,035
P	до 0,035
Cr	0,45 — 0,75
Cu	до 0,3
Fe	~96

Зарубежные аналоги марки стали 40ХН
США	3135, 3140H, G31400
Германия	1.5710, 1.5711, 36NiCr6, 40NiCr6
Япония	SNC236
Франция	35NC6
Англия	640M40
Китай	40CrNi
Швеция	2530
Болгария	40ChN
Румыния	40CrNi12, 40CrNi12q
Чехия	16240
Австралия	3140, 3140H

Свойства и полезная информация:

Удельный вес: 7820 кг/м³
Термообработка: Закалка и отпуск
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 830. Сечения до 50 мм охлаждаются на воздухе, от 51-200 мм охлаждение в мульде, с 201-300 мм с печью.
Твердость материала: HB 10^-1 = 207 МПа
Температура критических точек: Ac₁ = 735 , Ac₃(Ac_m) = 768 , Ar₃(Arc_m) = 700 , Ar₁ = 660 , Mn = 305
Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 166-170 и σ_в=690 МПа, К _{υ тв. спл}=1,0 и К_{υ б.ст}=0,9
Свариваемость материала: трудносвариваемая. РДС, АДС под флюсом, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Флокеночувствительность: повышенно чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Механические свойства стали 40ХН
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	σ_0,2(МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (кДж / м²)	НВ, не более
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка 820 °С, вода или масло. Отпуск 500 °С, вода или масло.	25	—	785	980	11	45	69	—
ГОСТ 8479-70	Поковки. Нормализация	100-300 300-500 500-800	315	315	570	14 12 11	35 30 30	34 29 29	167-207 167-207 167-207
	Поковки. Закалка. Отпуск.	300-500	345	345	590	14	38	49	174-217
		До 100 100-300 300-500 500-800	395	395	615	17 15 13 11	45 40 35 30	59 54 49 39	187-229
		До 100 100-300 300-500 500-800	440	440	635	16 14 13 11	45 40 35 30	59 54 49 39	197-235
		До 100 100-300	490	490	655	16 13	45 40	59 49	212-248
		До 100 100-300	540	540	685	15 13	45 40	59 49	223-262
		До 100 100-300	590	590	735	14 13	45 40	59 49	235-277

Механические свойства стали 40ХН в зависимости от сечения
Сечение, мм	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₄ (%)	ψ %	HB
Нормализация 870-925 °С, закалка 790 °С, масло. Отпуск 540 °С
40 80 120	780 730 710	960 920 910	18 20 —	58 54 50	325 302 300

Механические свойства стали 40ХН в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С	σ_0,2 (МПа)	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (кДж / м²)	HB
Закалка 820 °С, масло
400 500 600	1220 1080 760	1370 1160 910	10 14 20	41 51 60	32 46 83	837 302 241

Механические свойства стали 40ХН при повышенных температурах
Температура испытаний, °С	σ_в(МПа)	δ₅ (%)	ψ %
Нормализация 850 °С
20 200 300 400 500 600	790 750 690 540 480 350	18 — 20 25 25 27	48 50 — 65 79 85
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм, кованный и нормализованный. Скорость деформации 50 мм/мин, скорость деформации 0,03 1/с
700 800 900 1000 1100 1200	225 130 91 62 45 31	36 57 71 75 76 —	92 96 100 100 100 100

Предел выносливости стали 40ХН
σ_-1, МПА	J_-1, МПА	Состояние стали
490 441 392 314-392 (n=10⁷)	294 274 235 —	σ_0,2=780 МПа_,σ_в=980 МПа, НВ 300-320 σ_0,2=690 МПа_,σ_в=880 МПа, НВ 270-300 σ_0,2=570 МПа_,σ_в=780 МПа, НВ 200-240 σ_в=790 МПа, нормализация, НВ 197

Ударная вязкость стали 40ХН KCU, (Дж/см²)
Т= +20 °С	Т= -20 °С	Т= -40 °С	Т= -60 °С	Состояние поставки
116	116	93	80	Поковка 200х30 мм. Закалка. Отпуск

σ⁴²⁵_2,6/10000=103 МПа, σ⁴²⁵_6/10000=138 МПа, σ⁴²⁵_6/100000=69 МПа, σ⁵³⁵_3,2/10000=21 МПа

Прокаливаемость стали 40ХН
Расстояние от торца, мм
1,3	3,0	4,5	6,0	9,0	12,0	15,0	21,0	27,0	33,0
52,5-58,5	51,5-58	49,5-57	48-56	41,5-54,5	35,5-49	32,5-43,5	28-37,5	26-33,5	26-31,5

Количество мартенсита, %	Критическая твердость, HRC_э	Критический диаметр в воде	Критический диаметр в масле
50 90	44-47 50-53	60-112 40-86	34-76 18-56

Физические свойства стали 40ХН
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			7820
100		11.8	44	7800
200		12.3	43	7770
300		13.4	41	7740
400		14	39	7700
500			37

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

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