Конструкционная стальная шина из 40Х — это плоский прокат шириной 40 мм и толщиной 2 мм, изготовленный по ГОСТ 103-2006. Изделие относится к сортовому прокату и применяется для изготовления деталей машин, элементов конструкций, рамных и опорных элементов, токопроводящих шин, технологической оснастки и штучных заготовок, требующих определенного сочетания прочности и обрабатываемости. Выбор конкретной марки и размера зависит от нагрузок, условий эксплуатации, необходимости последующей термической обработки и требований конструкторской документации.
Марка 40Х и её особенности
Сталь 40Х представляет собой конструкционную легированную хромистую сталь, в которой массовая доля углерода находится в диапазоне 0,36–0,44%, а хрома, основного легирующего элемента, содержится 0,8–1,1%. Кремний и марганец нормируются в пределах 0,17–0,37% и 0,5–0,8% соответственно. Никель и медь допускаются до 0,3% каждый, содержание серы и фосфора ограничивается значением до 0,035%.
Марка предназначена для деталей, которым требуется повышенная прочность после термической обработки. Критические точки в справочных данных приведены как Ac1 = 743 °C, Ac3 (Acm) = 782 °C, Ar3 (Arcm) = 730 °C и Ar1 = 693 °C. Сталь относится к трудносвариваемым материалам, чувствительна к флокенам и склонна к отпускной хрупкости, поэтому режим обработки и требования к конкретному изделию определяют по соответствующей нормативной документации.
Механические показатели зависят от вида проката, его размера и режима термической обработки. Для горячекатаного прутка диаметром 25 мм по ГОСТ 4543-71 указаны предел прочности 980 МПа, предел текучести 785 МПа, удлинение 10% и сужение 45%. После закалки в масле при 860 °C и отпуска в воде при 500 °C ударная вязкость KCU составляет 590 кДж/м². Твердость после отжига для горячекатаного прутка HB 10⁻¹ = 179 МПа. Сопоставлять значения можно только внутри одного вида поставки и при одинаковых условиях испытаний.
Требования ГОСТ 103-2006
ГОСТ 103-2006 устанавливает сортамент горячекатаного стального полосового проката общего назначения и полосы для изготовления гаек. Документ описывает номинальные размеры, варианты точности прокатки, длину, форму сечения и допустимые отклонения. Область действия распространяется на полосу толщиной от 4 до 80 мм включительно и шириной от 10 до 200 мм включительно. Масса одного метра рассчитана по номинальным размерам при принятой плотности стали 7,85 г/см³ и используется для справочных расчетов.
Прокат подразделяется по назначению на продукцию общего назначения, полосу для горячей штамповки гаек и полосу для холодной штамповки гаек. По точности прокатки нормируются отклонения по толщине и ширине. Отдельно задаются группы по длине, предельным отклонениям длины, притуплению углов, серповидности и плоскостности. Для отдельных параметров стандарт предусматривает обычную, повышенную или высокую точность.
Длина проката для углеродистой стали обыкновенного качества, низколегированной и фосфористой стали может составлять от 2 до 12 м, для углеродистой качественной и легированной стали — от 2 до 6 м. По согласованию изготовителя с потребителем возможна немерная длина в пределах от 3 до 13 м, а также поставка в рулонах. Для толщины до 12 мм отклонение от плоскостности не нормируется и не контролируется, если иное не задано согласованными условиями. Для толщины свыше 12 мм плоскостность нормируется отдельно.
При толщине от 40 до 80 мм отклонение от прямого угла не должно превышать 1,5 мм для ширины от 10 до 200 мм. Допустимая серповидность при площади сечения до 1000 мм² составляет 0,2%, 0,4% или 0,5% в зависимости от группы АС, БС или ВС. Притупление углов группы ВУ не превышает 0,2 толщины, но не более 3 мм. Конкретная группа должна быть согласована в заказе и указана в документах на прокат.
Размеры и форма шины 40 мм×2 мм
Шина 40 мм×2 мм относится к сортаменту, установленному ГОСТ 103-2006. Номинальные размеры определяют площадь сечения, массу метра и жесткость изделия. Справочная масса одного метра рассчитывается по номинальным размерам и плотности 7,85 г/см³. Для точного определения массы партии используется фактическое взвешивание.
Плоскостность, серповидность и отклонения от прямого угла контролируются в соответствии с группой точности, указанной в заказе. Для толщины 2 мм действуют требования, установленные таблицами стандарта. При выборе учитывают также допустимые отклонения по ширине 40 мм и длине проката, которые зависят от согласованной группы точности.
Форма поперечного сечения должна соответствовать прямоугольнику с учетом допустимого притупления углов. Изделие поставляется в виде отдельных полос мерной, кратной мерной или немерной длины либо в рулонах по согласованию. Обозначение конкретной группы по длине, точности и форме должно быть указано в технических условиях поставки и сопроводительной документации.
Практическое применение и обработка
Конструкционная шина из 40Х используется для изготовления валов, осей, плунжеров, штоков, шпинделей, оправок, реек, болтов, полуосей, втулок и других деталей машин, требующих повышенной прочности после термической обработки. Изделие применяется также для изготовления элементов рамных конструкций, опорных частей, технологической оснастки и заготовок, подлежащих дальнейшей механической обработке.
Для сварных соединений в справочном материале указаны подогрев до 200–300 °C во время сварки и последующий отжиг как дополнительные операции для трудносвариваемой стали. Чувствительность к флокенам и склонность к отпускной хрупкости учитывают при назначении технологического процесса. Механическая обработка возможна резанием, фрезерованием, сверлением, шлифованием и другими методами с учетом твердости материала в состоянии поставки.
Термическая обработка позволяет получить требуемое сочетание прочности, пластичности и ударной вязкости. Для прутка диаметром 25 мм закалка в масле при 860 °C и отпуск в воде при 500 °C обеспечивают ударную вязкость KCU 590 кДж/м². Режим термообработки выбирают по технической документации с учетом размеров сечения и требуемых свойств готовой детали. Для других размеров и видов проката режимы могут отличаться.
Физические характеристики стали 40Х
Плотность при 20 °C составляет 7820 кг/м³. Модуль упругости при этой температуре равен 2,14×10⁵ МПа. С повышением температуры до 100 °C модуль упругости снижается до 2,11×10⁵ МПа, плотность до 7800 кг/м³, теплопроводность составляет 46 Вт/(м·град), удельное электрическое сопротивление 285×10⁻⁹ Ом·м.
При 300 °C модуль упругости составляет 2,03×10⁵ МПа, плотность 7740 кг/м³, теплопроводность 42,3 Вт/(м·град), удельное сопротивление 425×10⁻⁹ Ом·м. При 500 °C модуль упругости снижается до 1,76×10⁵ МПа, плотность до 7670 кг/м³, теплопроводность до 35,6 Вт/(м·град), удельное сопротивление возрастает до 642×10⁻⁹ Ом·м. При 700 °C модуль упругости составляет 1,43×10⁵ МПа, плотность 7590 кг/м³, теплопроводность 28,8 Вт/(м·град), удельное сопротивление 936×10⁻⁹ Ом·м.
При инженерных расчетах используют значения для нужной температуры и уточняют, к какому состоянию материала относится конкретная таблица. Температурная зависимость физических характеристик учитывается при проектировании деталей, работающих при нагреве, и при расчете термических режимов обработки.
Нормативные документы и зарубежные обозначения
Для поковок в документе указан ГОСТ 8479-70. Для сортового и фасонного проката приведены ГОСТ 1133-71, ГОСТ 11474-76, ГОСТ 9234-74, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006 и ГОСТ 2879-2006. Для отдельных вариантов сортового проката также указаны ГОСТ 1051-73, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 4543-71 и ГОСТ 14955-77.
Для листов и полос в справочнике перечислены ГОСТ 103-2006, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 82-70 и ГОСТ 1577-93. Для стальных труб указаны ГОСТ 8731-87, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9567-75, ГОСТ 7909-56, ГОСТ 23270-89, ГОСТ 24950-81 и ГОСТ 53383-2009. Среди зарубежных обозначений приведены, в частности, 41Cr4, 42Cr4, 5140 и 40Cr, но соответствие конкретного изделия устанавливают по требованиям применяемого стандарта, а не только по сходству названий.
Купить конструкционную стальную шину 40 мм×2 мм из 40Х по ГОСТ 103-2006 можно в компании Федерация металла в Екатеринбурге. Цена от 76 231 руб./тн. Для заказа свяжитесь с менеджером по телефону +7 (343)343-30-84 или отправьте запрос на zakaz@fedmet.ru.