40ХН2МА: характеристики, состав и области применения

40ХН2МА является конструкционной легированной хромоникельмолибденовой сталью. В справочных данных также указаны обозначения 40ХНМА и 40ХН2МА-Ш. Материал применяют для изготовления ответственных и тяжелонагруженных деталей, включая коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, болты, шестерни, кулачковые муфты и диски. Отдельно указано применение для валков холодной прокатки металлов. Из исполнения 40ХН2МА-Ш изготавливают холоднодеформированные трубы для хвостовых валов вертолетов.

Назначение и особенности легированной стали

Материал относится к сталям, для которых в составе нормируются углерод, кремний, марганец, никель, хром, молибден, сера, фосфор и медь. Сочетание легирующих элементов приведено в исходных данных как часть химического состава, а не как универсальное описание поведения стали во всех условиях эксплуатации.

В перечне возможных заменителей указаны 40ХГТ, 40ХГР, 30Х3МФ и 45ХН2МФА. Для сопоставления с зарубежными обозначениями приведены, в частности, 34CrNiMo6, 36CrNiMo4, 42CrMo4, SNCM439, 35NCD6 и 708M40. Такие обозначения следует рассматривать как справочную информацию из документа, поскольку соответствие конкретных стандартов и требований зависит от поставляемого полуфабриката.

Химический состав и технические характеристики

Основной химический состав приведён в массовых долях. Углерод содержится в диапазоне 0,37–0,44%, кремний составляет 0,17–0,37%, марганец 0,5–0,8%, никель 1,25–1,65%, хром 0,6–0,9%, молибден 0,15–0,25%. Для серы и фосфора указано содержание до 0,025%, для меди до 0,3%.

Для исполнения 40ХН2МА-Ш документ отдельно приводит состав по ТУ 14-3-588-76: углерод до 0,38%, марганец 0,3–0,6%, хром 1,25–1,65%, никель 1,35–1,75%, молибден 0,2–0,3%. Эти значения нельзя автоматически переносить на все виды поставки материала.

• Температуры критических точек: Ac1 730 °C, Ac3 или Acm 820 °C, Ar3 или Arcm 550 °C, Ar1 380 °C, Mn 320 °C.
• Свариваемость: трудносвариваемая.
• Флокеночувствительность: чувствительная.
• Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
• Указанная термическая обработка для приведённых механических свойств: закалка и отпуск.

Механические и физические свойства

Для прутка по ГОСТ 4543-71 диаметром 25 мм при температуре 20 °C приведены следующие механические показатели: предел кратковременной прочности 1080 МПа, предел пропорциональности 930 МПа, относительное удлинение при разрыве 12%, относительное сужение 50%. Ударная вязкость KCU для прутка по этому же стандарту указана на уровне 780 кДж/м².

Физические характеристики зависят от температуры. При 20 °C модуль упругости первого рода составляет 2,15 МПа, коэффициент температурного линейного расширения 10,5, теплопроводность 39 Вт/(м·град), плотность 7850 кг/м³, удельная теплоемкость 331 Дж/(кг·град), удельное электросопротивление 10 Ом·м. В документе значения приведены в исходной системе обозначений, поэтому при использовании таблицы необходимо учитывать указанные единицы измерения.

Практическое использование и выбор вида поставки

При выборе материала сначала сопоставляют назначение детали, вид полуфабриката и нормативный документ на поставку. В справочных данных перечислены поковки, сортовой и фасонный прокат, листы и полосы, а также стальная низкоуглеродистая проволока. Для разных видов продукции приведены отдельные стандарты, поэтому название стали само по себе не заменяет требования к конкретной партии.

Трудносвариваемость означает, что для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции. В документе для такой категории указаны предварительный подогрев до 200–300 °C во время сварки и последующая термообработка, включая отжиг. Флокеночувствительность также включена в технологическую характеристику и должна учитываться при рассмотрении соответствующей документации.

Для ответственных деталей существенны не только марка и химический состав, но и форма поставки, размер сортамента, состояние после термической обработки и набор нормируемых показателей. В приведённом примере механические свойства относятся к прутку диаметром 25 мм по ГОСТ 4543-71, поэтому их нельзя без дополнительного основания распространять на лист, поковку или другой профиль.

Прокат и изделия в ассортименте

Справочная информация связана с категориями листового и сортового проката. В ассортименте представлены листы холоднокатаные и горячекатаные, лист конструкционный, круг стальной, легированный и конструкционный круг, а также прутки круглые и калиброванные стальные. Отдельно выделен стальной калиброванный круг.

Для уточнения доступного вида продукции используют соответствующую страницу категории и требования к поставке. В документах по материалу перечислены ГОСТ 8479-70 для поковок, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006 и ГОСТ 2879-2006 для сортового и фасонного проката, ГОСТ 103-2006 для листов и полос. Для других вариантов поставки также указаны ГОСТ 1051-73, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78 и ГОСТ 1526-81.