Stal 40x odnosi się do stopów strukturalnych. Słowo „konstrukcyjny” wskazuje, że materiał jest wykorzystywany do wytwarzania różnych mechanizmów, struktur i części stosowanych w inżynierii mechanicznej i budownictwie oraz ma pewien zestaw właściwości chemicznych, fizycznych i mechanicznych.
Skład chemiczny
Liczba 40 na oznakowaniu wskazuje, że procent węgla w stopie wynosi od 0, 36 do 0, 44, a oznaczenie literowe x wskazuje na obecność pierwiastka stopowego chromu w ilości nie mniejszej niż 0, 8 i nie większej niż 1, 1 procent. Stopowanie stali z chromem nadaje jej odporność na korozję w środowisku utleniającym i atmosferze. Innymi słowy, stal nabiera właściwości nierdzewnych . Ponadto chrom określa strukturę stopu, jego właściwości technologiczne i mechaniczne.
Pozostałe pierwiastki chemiczne są częścią stali x 40 w następujących ilościach:
- nie więcej niż 97% żelaza;
- 0, 5 - 0, 8% manganu;
- 0, 17 - 0, 37% krzemu;
- nie więcej niż 0, 3% miedzi;
- nie więcej niż 0, 3% niklu;
- nie więcej niż 0, 035% fosforu;
- nie więcej niż 0, 035% siarki.
Cechy fizyczne
Prawie wszystkie właściwości fizyczne metali zależą bezpośrednio lub odwrotnie od temperatury . Wskaźniki takie jak rezystywność, współczynnik rozszerzalności liniowej i pojemność cieplna właściwa zwiększają się wraz ze wzrostem temperatury, a gęstość stali, jej moduł sprężystości i przewodność cieplna zmniejszają się wraz ze wzrostem temperatury.
Inna cecha fizyczna, zwana masą, nie zależy od prawie niczego. Próbka może zostać poddana obróbce cieplnej, schłodzeniu, przetworzeniu, nadaniu jej innego kształtu, a jednocześnie masa pozostanie niezmieniona.
Wskaźniki fizyczne wszystkich znanych marek krajowych stali i stopów, w tym opisywanej marki, są zestawiane w tabelach i umieszczane w podręcznikach metalografii.
Wpływ obróbki cieplnej na jakość
Stal w stanie początkowym jest raczej plastyczną masą i może być przetwarzana przez deformację. Może być kute, stemplowane, zwijane.
Aby zmienić właściwości mechaniczne i uzyskać wymagane właściwości, stosuje się obróbkę cieplną metalu. Istotą obróbki cieplnej lub cieplnej jest zastosowanie zestawu operacji do ogrzewania, utrzymywania i chłodzenia stałych stopów metali. W wyniku tej obróbki stop zmienia swoją wewnętrzną strukturę i uzyskuje pewne właściwości niezbędne producentowi i konsumentowi.
Punkty krytyczne
Krytyczne punkty to temperatury, w których zmienia się struktura stali i jej stan fazowy. W związku z tym, obliczony w 1868 r. Przez rosyjskiego metalurga i wynalazcę Dmitrija Konstantinowicza Czernowca, czasami nazywa się je punktami Chernova.
Takie punkty są oznaczone literą A. Dolny punkt A1 odpowiada temperaturze, w której austenit zamienia się w perlit po ochłodzeniu lub perlicie w austenit po podgrzaniu. Punkt A3 jest górnym punktem krytycznym odpowiadającym temperaturze, w której ferryt zaczyna się wytrącać podczas chłodzenia lub rozpuszcza się po ogrzaniu.
Jeśli punkt krytyczny jest określany przez ogrzewanie, wtedy litera „c” jest dodawana do litery „A”, a po ochłodzeniu dodaje się indeks „r”.
Dla tej stali określa się następującą temperaturę punktów krytycznych:
- 743 * С - Ac1;
- 815 * С - Ac3;
- 730 * C - Ar3;
- 693 * C - Ar1.
Algorytm obróbki cieplnej stali i stopów:
wyżarzanie:- gaszenie;
- wakacje;
- normalizacja;
- starzenie się;
- obróbka kriogeniczna.
Obróbka cieplna stali 40x . Charakterystyka reżimu temperaturowego zgodnie z wymaganiami GOST 4543–71:
- stal hartownicza 40x w środowisku olejowym w temperaturze 860 * C;
- Wakacje w wodzie lub oleju w temperaturze 500 * C.
W wyniku tej obróbki cieplnej stal ta zyskuje zwiększoną twardość (liczba twardości HB wynosi nie więcej niż 217), wysoką wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu (980 N / m2) i udarność 59 J / cm2.
Wytrzymałość plonu
Mówiąc o właściwościach mechanicznych, należy wspomnieć o tak ważnej charakterystyce jak granica plastyczności. Jeśli zastosowane obciążenie jest zbyt duże, struktura lub jej części zaczynają się odkształcać i nie są elastyczne (całkowicie zanikające, odwracalne), ale w metalu występują deformacje plastyczne (nieodwracalne resztkowe). Innymi słowy, metal „płynie”.
Granica plastyczności jest granicą między odkształceniami elastycznymi i elastoplastycznymi. Wartość granicy plastyczności zależy od wielu czynników: sposobu obróbki cieplnej, obecności zanieczyszczeń i pierwiastków stopowych w stali, mikrostruktury i rodzaju sieci krystalicznej, temperatury.
W metalurgii rozróżnia się pojęcia fizycznej i warunkowej granicy plastyczności.
Fizyczna granica plastyczności jest wartością naprężenia, przy której odkształcenie próbki testowej wzrasta bez zwiększania przyłożonego obciążenia. W księgach referencyjnych wartość ta jest oznaczana przez σt, a dla marki 40x jej wartość jest nie mniejsza niż 785 N / mm2 lub 80 KGS / mm2.
Należy zauważyć, że plastyczne (nieodwracalne) odkształcenia nie pojawiają się natychmiast w metalu, ale zwiększają się stopniowo wraz ze wzrostem przyłożonego obciążenia. Dlatego też z punktu widzenia technologii bardziej właściwe jest użycie terminu „warunkowa (techniczna) granica plastyczności”.
Warunkowa (lub techniczna) granica plastyczności to naprężenie, przy którym prototyp otrzymuje plastyczne (nieodwracalne) wydłużenie szacowanej długości o 0, 2%. W tabelach ta wartość jest oznaczona jako σ 0, 2, a dla stali 40x to:
- w temperaturze od 101 do 200 * C - 490 MPa;
- w temperaturze od 201 do 300 * C - 440 MPa;
- w temperaturze od 301 do 500 * С - 345 MPa.
Charakterystyka technologiczna
Podsumowując, stal 40x można scharakteryzować jako solidny i trwały materiał, który może wytrzymać duże obciążenia bez uszkodzeń. Liczba pozytywnych właściwości komputera to:
- odporność na wahania temperatury;
- doskonałe właściwości antykorozyjne;
- wysoka wytrzymałość.
Oprócz tych cech materiał ten ma niestety i wady. Obejmują one:
- trudności spawalnicze;
- tendencja do odpuszczania kruchości;
- wrażliwość na tworzenie się płomienia.
Po podgrzaniu, a następnie obróbce cieplnej, opisana stal jest podatna na ręczne spawanie łukowe (RDS) i spawanie elektroslagowe (ESW). Jeśli stosowane jest spawanie punktowe (CTS), konieczna jest późniejsza obróbka cieplna.
Powolne chłodzenie stali stopowej 40x po odpuszczaniu prowadzi do jej kruchości. Ta wada jest nieobecna podczas szybkiego chłodzenia, ale w tym przypadku mogą wystąpić naprężenia wewnętrzne, powodujące odkształcenie.
Czułość flokowania to tendencja metalu do tworzenia defektów wewnętrznych (ubytków i pęknięć), tak zwanych kłaczków. Aby wyeliminować tę wadę, stop jest usuwany w kadzi z jednoczesnym oczyszczaniem argonem i elektrycznym ogrzewaniem łukowym.
Asortyment walcowanego metalu
Stal 40x jest produkowana i dostarczana na rynek w następującej formie:
- produkty długie (w tym stal w kształcie) według GOST 4543−71, 2591−2006, 2590−2006, 10702−78 i 2879−2006;
- srebrny i polerowany baton według GOST 14955-77;
- pręt kalibrowany zgodnie z GOST 8559−75, 7417−75, 1051−73 i 8560−78;
- zespół według standardów GOST 82−70, 103−2006 i 1577−93;
- rury według GOST 13663−86, 8731−74, 8733−74;
- odkuwki według GOST 8479-70;
- gruba blacha według GOST 19903−74i1577−93.
Znana jest wystarczająca liczba domowych (40 (Р, 40ХС, 40ХН, 40ХФ, 38ХА, 45Х) i zagranicznych analogów opisanego gatunku stali.
Zakres
Ze względu na swoje właściwości stal 40x jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu. Stosuje się go do produkcji wałów krzywkowych i wałów korbowych, osi i wałów osi, prętów, nurników, wałków zębatych, wrzecion, pierścieni, trzpieni, śrub, szyn, tulei i innych części, których wytrzymałość jest zwiększona. Stal ta jest również wykorzystywana do produkcji konstrukcji eksploatowanych w niskich temperaturach otoczenia, na przykład przy budowie mostów drogowych i kolejowych w północnych szerokościach geograficznych.