3 Механические свойства материала детали
Фланец диска колеса трактора МТЗ-82 изготавливается из стали 40Х. [3]
Таблица 1 - Характеристика материала стали 40Х
Марка |
Сталь 40Х |
Классификация |
Сталь конструкционная легированная. Хромистая |
Заменитель |
Сталь 45Х, сталь 38ХА, сталь 40ХН, сталь 40ХС, сталь 40ХФА, сталь 40ХГТР |
Иностранные аналоги |
AISI 5135,AISI 5135 H,AISI 5140,AISI 5140 H |
Применение |
Оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности |
Таблица 2 – Химический состав в % материала 40Х
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Cu |
0,36-0,44 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
До 0,3 |
До 0,035 |
До 0,035 |
0,8-1,1 |
До 0,3 |
Таблица 3 – Температура критических точек
Критическая точка |
°С |
Acl |
743 |
АсЗ |
815 |
АгЗ |
730 |
Arl |
693 |
Мп |
325 |
Таблица 4 – Механические свойства стали 40Х
Термообработка, состояние поставки |
Сечение, мм |
|
|
|
|
KCU, |
НВ |
Пруток ГОСТ 4543-71 |
|||||||
Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло |
25 |
780 |
980 |
10 |
45 |
59 |
|
Поковка ГОСТ 8479-70 |
|||||||
Нормализация. КП 245 |
500-800 |
245 |
470 |
15 |
30 |
34 |
143-179 |
Нормализация. КП 275 |
300-500 |
275 |
530 |
15 |
32 |
29 |
156-197 |
Закалка, отпуск. КП 275 |
500-800 |
275 |
530 |
13 |
30 |
29 |
156-197 |
Нормализация. КП 315 |
<100 |
315 |
570 |
17 |
38 |
39 |
167-207 |
100-300 |
315 |
570 |
14 |
35 |
34 |
167-207 |
|
Закалка, отпуск. КП 315 |
300-500 |
315 |
570 |
12 |
30 |
29 |
167-207 |
500-800 |
315 |
570 |
11 |
30 |
29 |
167-207 |
|
Нормализация. КП 345 |
<100 |
345 |
590 |
18 |
45 |
59 |
174-217 |
100-300 |
345 |
590 |
17 |
40 |
54 |
174-217 |
|
Закалка, отпуск. КП 345 |
300-500 |
345 |
590 |
14 |
38 |
49 |
174-217 |
|
<100 |
395 |
615 |
17 |
45 |
59 |
187-229 |
Закалка, отпуск. КП 395 |
100-300 |
395 |
615 |
15 |
40 |
54 |
187-229 |
|
300-500 |
395 |
615 |
13 |
35 |
49 |
187-229 |
Закалка, отпуск. КП 440 |
<100 |
440 |
635 |
16 |
45 |
59 |
197-235 |
100-300 |
440 |
635 |
14 |
40 |
54 |
197-235 |
|
Закалка, отпуск. КП 490 |
<100 |
490 |
655 |
16 |
45 |
59 |
212-248 |
100-300 |
490 |
655 |
13 |
40 |
54 |
212-248 |
|
,МПа
,МПа
,%
,%
Таблица 5 – Механические свойства при повышенных температурах
t испытания, °C |
,МПа |
,МПа |
,% |
,% |
KCU, |
Закалка 830 °C, масло. Отпуск 550 °С |
|||||
200 |
700 |
SSO |
15 |
42 |
118 |
300 |
6S0 |
870 |
17 |
58 |
|
Окончание таблицы 5 |
|||||
400 |
610 |
690 |
IS |
68 |
98 |
500 |
430 |
490 |
21 |
80 |
78 |
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм кованый и отожженный. Скорость деформирования 5 мм/мин, скорость деформации 0,002 1/с. |
|||||
700 |
140 |
175 |
33 |
78 |
|
800 |
54 |
9S |
59 |
98 |
|
900 |
41 |
69 |
65 |
100 |
|
1000 |
24 |
43 |
68 |
100 |
|
1100 |
11 |
26 |
68 |
100 |
|
1200 |
11 |
24 |
70 |
100 |
|
Таблица 6 – Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
t испытания, °C |
,МПа |
,МПа |
,% |
,% |
KCU, |
НВ |
Закалка 850 °C, вода |
||||||
200 |
1560 |
1760 |
8 |
35 |
29 |
552 |
300 |
1390 |
1610 |
8 |
35 |
20 |
498 |
400 |
11 SO |
1320 |
9 |
40 |
49 |
417 |
500 |
910 |
1150 |
11 |
49 |
69 |
326 |
600 |
720 |
S60 |
14 |
60 |
147 |
265 |
Таблица 7 – Механические свойства в зависимости от сечения
t испытания, °C |
,МПа |
,МПа |
,% |
,% |
KCU, |
НВ |
Закалка 840-860 °C, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух. |
||||||
101-200 |
490 |
655 |
15 |
45 |
59 |
212-248 |
201-300 |
440 |
635 |
14 |
40 |
54 |
197-235 |
301-500 |
345 |
590 |
14 |
38 |
49 |
174-217 |
Таблица 8 – Технологические свойства
Температура ковки |
Начала 1250, конца S00. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. |
Свариваемость |
Трудносвариваемая. Способы сварки: РДС, ЭШС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС – необходима последующая термообработка. |
Обрабатываемость резанием |
В горячекатаном
состоянии при
|
Склонность к отпускной способности |
Склонна |
Флокеночувствительность |
Чувствительна |
Таблица 9 –
Ударная вязкость,
Состояние поставки, термообработка |
+20 |
-25 |
-40 |
-70 |
Закалка 850 °C, масло. Отпуск 650 °C. |
160 |
148 |
107 |
85 |
Закалка 850 °C, масло. Отпуск 580 °C. |
91 |
82 |
|
54 |
Таблица 10 – Предел выносливости
|
|
|
,МПа |
,МПа |
Термообработка, состояние стали |
363 |
|
1Е+6 |
690 |
|
|
470 |
|
1Е+6 |
940 |
|
|
509 |
|
|
960 |
870 |
|
372 |
|
|
|
|
Закалка 860 С, масло, отпуск 550 С. |
,МПа
,МП
а
Полоса прокаливаемости стали 40Х после нормализации при 860°C и закалки с 850°C изображена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Полоса прокаливаемости стали 40Х после нормализации и закалки
Обозначения из таблиц приведены в таблице 11.
Таблица 11 – Обозначения
Механические свойства: |
|
|
- Предел кратковременной прочности, [МПа] |
|
- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
|
- Относительное удлинение при разрыве, [ % ] |
|
- Относительное сужение, [ % ] |
|
- Ударная вязкость, [ кДж / м2] |
НВ |
- Твердость по Бринеллю , [МПа] |
КП |
-Категория прочности |
Окончание таблицы 11 |
|
Физические свойства: |
|
Т |
- Температура, при которой получены данные свойства, [Град] |
Е |
- Модуль упругости первого рода, [МПа] |
А |
-Коэффициент температурного (линейного)расширения (диапазон 20° - Т) , [l/Град] |
L |
-Коэффициент
теплопроводности (теплоемкость
материала), [Вт/(м |
|
-Плотность материала, [кг/м3 ] |
С |
- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20° - Т), [Дж/(кг град)] |
R |
- Удельное
электросопротивление, [ |
Свариваемость: |
|
без ограничений |
- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
ограниченно свариваемая |
- сварка возможна при подогреве до 100-120 град, и последующей термообработке |
трудносвариваемая |
- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град, при сварке, термообработка после сварки - отжиг |
град)]
]