НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ
СТАЛЬ КАЧЕСТВЕННАЯ И ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННАЯ
Сортовой и фасонный прокат, калиброванная сталь
Часть 1
Москва ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ 2004
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
| ПРОКАТ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ Технические условия Structural alloy steel bars. Specifications | ГОСТ 4543-71 |
Дата введения 01.01.73
Настоящий стандарт распространяется на прокат горячекатаный и кованый диаметром или толщиной до 250 мм, калиброванный и со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали, применяемый в термически обработанном состоянии.
В части норм химического состава стандарт распространяется на все другие виды проката, слитки, поковки и штамповки.
(Измененная редакция, Изм. № 2, 5).
КЛАССИФИКАЦИЯ
1.1. В зависимости от химического состава и свойств конструкционная сталь делится на категории:
качественную;
высококачественную — А;
особовысококачественную — Ш.
Примечания:
1. К особовысококачественной стали относят сталь электрошлакового переплава.
2. (Исключен, Изм. № 2).
1.2. В зависимости от основных легирующих элементов сталь делится на группы: хромистую, марганцовистую, хромомарганцовую, хромокремнистую, хромомолибденовую и хромомолибденованадиевую, хромованадиевую, никельмолибденовую, хромоникелевую и хромоникелевую с бором, хромокремнемарганцовую и хромокремнемарганцовоникелевую, хромомарганцовоникелевую и хромомарганцовоникелевую с титаном и бором, хромоникельмолибденовую, хромоникельмолибденованадиевую и хромоникельванадиевую, хромоалюминиевую и хромоалюминиевую с молибденом, хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.
(Измененная редакция, Изм. № 4).
1.3. По видам обработки прокат делят на:
горячекатаный и кованый (в том числе с обточенной или ободранной поверхностью);
калиброванный;
со специальной отделкой поверхности.
1.4. В зависимости от качества поверхности горячекатаный и кованый прокат изготовляют групп: 1, 2, 3.
1.5. По состоянию материала прокат изготовляют:
без термической обработки;
термически обработанный — ТО;
нагартованный — Н (для калиброванного и со специальной отделкой поверхности проката).
1.3 — 1.5 (Измененная редакция, Изм. № 5)
.
Сталь 20Х
Общие данные
| Заменитель |
| стали: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ. |
| Вид поставки |
| Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 10702-78. Калиброванный пруток ГОСТ 7414-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77. Лист толстый ГОСТ 1577-81, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1131-71. Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-87, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 13663-68. |
| Назначение |
| втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементируемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении. |
Химический состав
| Химический элемент | % |
| Кремний (Si) | 0.17-0.37 |
| Медь (Cu), не более | 0.30 |
| Марганец (Mn) | 0.50-0.80 |
| Никель (Ni), не более | 0.30 |
| Фосфор (P), не более | 0.035 |
| Хром (Cr) | 0.70-1.00 |
| Сера (S), не более | 0.035 |
Механические свойства
Механические свойства при повышенных температурах
| t испытания, °C | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % |
| Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с. | ||||
| 700 | 120 | 150 | 48 | 89 |
| 800 | 63 | 93 | 56 | 74 |
| 900 | 51 | 84 | 64 | 88 |
| 1000 | 33 | 51 | 78 | 97 |
| 1100 | 21 | 33 | 98 | 100 |
| 1200 | 14 | 25 | ||
Механические свойства проката
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % | KCU, Дж/м2 | HB | HRCэ |
| Пруток. Закалка 880 °С, вода или масло; закалка 770-820 °С, вода или масло; отпуск 180 °С, воздух или масло | 15 | 640 | 780 | 11 | 40 | 59 | ||
| Сталь нагартованная калиброванная со специальной отделкой без термообработки | 590 | 5 | 45 | 207 | ||||
| Пруток. Цементация 920-950 °С, воздух; закалка 800 °С, масло; отпуск 190 °С, воздух. | 60 | 390 | 640 | 13 | 40 | 49 | 250 | 55-63 |
Механические свойства поковок
| Термообработка, состояние поставки | Сечение, мм | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % | KCU, Дж/м2 | HB |
| Нормализация | |||||||
| КП 195 | <100 | 195 | 390 | 26 | 55 | 59 | 111-156 |
| КП 195 | 100-300 | 195 | 390 | 23 | 50 | 54 | 111-156 |
| КП 195 | 300-500 | 195 | 390 | 20 | 45 | 49 | 111-156 |
| КП 215 | <100 | 215 | 430 | 24 | 53 | 54 | 123-167 |
| КП 215 | 100-300 | 215 | 430 | 20 | 48 | 49 | 123-167 |
| КП 245 | <100 | 245 | 470 | 22 | 48 | 49 | 143-179 |
| Закалка. Отпуск. | |||||||
| КП 245 | 100-300 | 245 | 470 | 19 | 42 | 39 | 143-179 |
| КП 275 | <100 | 275 | 530 | 20 | 40 | 44 | 156-197 |
| КП 275 | 100-300 | 275 | 530 | 17 | 38 | 34 | 156-197 |
| КП 315 | 100-300 | 315 | 570 | 14 | 35 | 34 | 167-207 |
| КП 345 | 100-300 | 345 | 590 | 17 | 40 | 54 | 174-217 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| t отпуска, °С | s0,2, МПа | sB, МПа | d5, % | y, % | KCU, Дж/м2 |
| Пруток диаметром 25 мм. Закалка 900 °С, масло. | |||||
| 200 | 650 | 880 | 18 | 58 | 118 |
| 300 | 690 | 880 | 16 | 65 | 147 |
| 400 | 690 | 850 | 18 | 70 | 176 |
| 500 | 670 | 780 | 20 | 71 | 196 |
| 600 | 610 | 730 | 20 | 70 | 225 |
Технологические свойства
| Температура ковки |
| Начала 1260, конца 760. Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 мм подвергаются низкотемпературному отжигу. |
| Свариваемость |
| сваривается без ограничений (кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС, КТС без ограничений. |
| Обрабатываемость резанием |
| В горячекатаном состоянии при НВ 131 и sB = 460 МПа Ku тв.спл. = 1.7, Ku б.ст. = 1.3 [81]. |
| Склонность к отпускной способности |
| не склонна |
| Флокеночувствительность |
| малочувствительна |
Температура критических точек
| Критическая точка | °С |
| Ac1 | 750 |
| Ac3 | 825 |
| Ar3 | 755 |
| Ar1 | 665 |
| Mn | 390 |
Ударная вязкость
Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
| Состояние поставки, термообработка | +20 | -20 | -40 | -60 |
| Пруток диаметром 115 мм. Закалка. Отпуск. | 280-286 | 280-289 | 277-287 | 261-274 |
Предел выносливости
| s-1, МПа | n | sB, МПа | s0,2, МПа | Термообработка, состояние стали |
| 235 | 1Е+7 | 450-590 | 295-395 | Нормализация. НВ 143-179 |
| 295 | 1Е+7 | 690 | 490 | Закалка. Высокий отпуск. НВ 217-235 |
| 412 | 1Е+7 | 930 | 790 | Цементация. Закалка. Низкий отпуск. HRCэ 57-63 |
Прокаливаемость
Закалка 860 С. Твердость для полос прокаливаемости HRCэ.
| Расстояние от торца, мм / HRC э | |||||||||
| 1.5 | 3 | 4.5 | 6 | 7.5 | 9 | 10.5 | 12 | 13.5 | 18 |
| 38,5-49 | 34-46,5 | 29-44 | 24,5-40 | 22-35,5 | 32,5 | 30 | 28,5 | 27 | 24,5 |
| Кол-во мартенсита, % | Крит.диам. в воде, мм | Крит.диам. в масле, мм | Крит. твердость, HRCэ |
| 50 | 26-48 | 8-24 | 32-36 |
| 90 | 12-28 | 3-9 | 38-42 |
Физические свойства
| Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости, Е, ГПа | 216 | 213 | 198 | 193 | 181 | 171 | 165 | 143 | 133 | |
| Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа | 84 | 83 | 76 | 74 | 71 | 67 | 62 | 55 | 50 | |
| Плотность, pn, кг/см3 | 7830 | 7810 | 7780 | 7710 | 7640 | |||||
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | 42 | 42 | 41 | 40 | 38 | 36 | 33 | 32 | 31 | |
| Температура испытания, °С | 20- 100 | 20- 200 | 20- 300 | 20- 400 | 20- 500 | 20- 600 | 20- 700 | 20- 800 | 20- 900 | 20- 1000 |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | 10.5 | 11.6 | 12.4 | 13.1 | 13.6 | 14.0 | ||||
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) | 496 | 508 | 525 | 537 | 567 | 588 | 626 | 706 |
Зарубежные аналоги Стали 20Х
Поделиться:
215
2а. СОРТАМЕНТ
2а.1. Сортамент проката должен соответствовать требованиям ГОСТ 2591, ГОСТ 2590, ГОСТ 2879, ГОСТ 103, ГОСТ 1133, ГОСТ 7417, ГОСТ 8559, ГОСТ 8560, ГОСТ 14955 и другой нормативно-технической документации.
Примеры условных обозначений
Прокат горячекатаный, квадратный, со стороной квадрата 46 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2591, из стали марки 18ХГТ, группы качества поверхности 2, термически обработанный ТО:
То же, круглый, диаметром 80 мм, обычной точности прокатки В по ГОСТ 2590, из стали марки 18Х2Н4МА, группы качества поверхности 1, вариант механических свойств 2, термически обработанный ТО:
То же полосовой, толщиной 20 мм, шириной 75 мм по ГОСТ 103, из стали марки 25ХГТ, группы качества поверхности 3, вариант механических свойств 1, без термической обработки:
Прокат калиброванный, круглый, диаметром 15 мм, с предельными отклонениями по h11 по ГОСТ 7417, из стали марки 40ХН2МА, качества поверхности группы Б по ГОСТ 1051, с контролем механических свойств М, нагартованный Н:
Прокат со специальной отделкой поверхности, круглый, диаметром 8,5 мм, с предельными отклонениями по h9 и качеством поверхности группы В по ГОСТ 14955, из стали марки 12ХН3А, с нормированной прокаливаемостью П, термически обработанный ТО:
(Измененная редакция, Изм. № 5).
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 |
| Дополнительная информация и свойства |
| 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(Acm) = 768 , Ar3(Arcm) = 700 , Ar1 = 660 , Mn = 305 Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 166-170 и σв=690 МПа, К υ тв. спл=1,0 и Кυ 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 | σ0,2 (МПа) | σв(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 | σ0,2 (МПа) | σв(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 | σ0,2 (МПа) | σв(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 | 387 302 241 |
| Механические свойства стали 40ХН при повышенных температурах | |||
| Температура испытаний, °С | σв(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 — | σ0,2=780 МПа, σв=980 МПа, НВ 300-320 σ0,2=690 МПа, σв=880 МПа, НВ 270-300 σ0,2=570 МПа, σв=780 МПа, НВ 200-240 σв=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 |
σ4252,6/10000=103 МПа, σ4256/10000=138 МПа, σ4256/100000=69 МПа, σ5353,2/10000=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, HRCэ | 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 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (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 | |||||
Резка
| Исходные данные | Обрабатываемость резанием Ku | |||
| Состояние | HB, МПа | sB, МПа | твердый сплав | быстрорежущая сталь |
| нормализованное | ≤229 | 750 | 0,8 | 0,6 |
Склонность к отпускной хрупкости
Склонна.
Сталь 40ХН – химический состав
Массовая доля элементов не более, %:
| Кремний | Марганец | Медь | Никель | Сера | Углерод | Фосфор | Хром |
| 0,17–0,37 | 0,5–0,8 | 0,3 | 1–1,4 | 0,035 | 0,36–0,44 | 0,035 | 0,45–0,75 |
Материал 40ХН – механические свойства
| Сортамент | ГОСТ | Размеры – толщина, диаметр | Режим термообработки | t | KCU | y | d5 | sT | sв |
| мм | 0С | кДж/м2 | % | % | МПа | МПа | |||
| Пруток | 4543–71 | 25 | Закалка | 690 | 45 | 11 | 785 | 980 | |
| Отпуск |
Свойства в зависимости от сечения
| Предел выносливости | Сечение | KCU | s0,2 | sв | НВ | ||
| N | t-1 | s-1 | |||||
| МПа | МПа | мм | кДж/м2 | МПа | МПа | ||
| 294 | 490 | 60 | 59 | 784 | 980 | 300–320 | |
| 274 | 441 | 100 | 49 | 686 | 882 | 270–300 | |
| 235 | 392 | 300 | 39 | 568 | 784 | 200–240 | |
| 107 | 314–392 | – | – | – | 790 | 197 | |
Твердость, Мпа
| Сортамент | ГОСТ | Термообработка | HB 10-1 |
| Прокат | 4543–71 | Отжиг | 207 |
| Пруток горячекатан. | 10702–78 | 179 |
Температура критических точек, 0С
| Критические точки | Ac1 | Ac3 | Ar1 | Ar3 | Mn |
| Температура | 735 | 768 | 660 | 700 | 305 |
Ударная вязкость, Дж/см2
| Размеры – толщина, диаметр, мм | Термообработка | KCU при температурах | |||
| -600С | -400С | -200С | +200С | ||
| Образцы 200х30 | Закалка | 80 | 93 | 116 | 115 |
| Отпуск | |||||
Марка 40ХН – физические свойства
| t | r | R 109 | E 10-5 | l | a 106 | C |
| 0С | кг/м3 | Ом·м | МПа | Вт/(м·град) | 1/Град | Дж/ (кг·град) |
| 20 | 7820 | 2 | ||||
| 100 | 7800 | 44 | 11.8 | |||
| 200 | 7770 | 43 | 12.3 | |||
| 300 | 7740 | 41 | 13.4 | |||
| 400 | 7700 | 39 | 14 | |||
| 500 | 37 |
Сталь 40ХН – точные и ближайшие зарубежные аналоги
| Австралия | Англия | Болгария | Германия | Китай | Румыния |
| AS | BS | BDS | DIN, WNr | GB | STAS |
| 3140 | |||||
| 3140H |
| 1.5711 |
| 36NiCr6 |
| 40NiCr6 |
| 40CrNi12q |
| США | Франция | Чехия | Швеция | Япония |
| — | AFNOR | CSN | SS | JIS |
| 3135 | ||||
| 3140H | ||||
| G31400 |
Материал 40ХН – область применения
Сталь марки 40ХН используют в машиностроении для изготовления нагружаемых динамическими/ вибрационными нагрузками ответственных деталей с повышенными требованиями к прочности/ вязкости.
