Стали конструкционные легированные 40ХН2МА; 40ХН; 45ХН2МФА; 50ХФА: основные характеристики

Легированные конструкционные стали – это те сплавы, в состав которых были добавлены некоторые химические примеси (азот, ванадий, никель и другие). Цель введения данных элементов – достичь необходимых химических и физических показателей. Легированные конструкционные стали отличаются от других изделий повышенной устойчивостью к влиянию температурных перепадов и разрушению металла.

У каждого добавленного легирующего элемента своя ответственная задача. Благодаря достаточному содержанию хрома у изделия повышается прочность и твердость. Действие марганца направлено на значительное повышение износостойкости. Никель способен добавить материалу немного пластичности и вязкости. С помощью добавления кобальта можно повысить жаропрочность.

Классификация изделий и область применения

В соответствии с имеющимися в составе химическими компонентами различают хромовые, хромоникелевые (к примеру, марка 40ХН), хромоникельмолибденовые, хромоникельмолибденованадиевые, хромомарганцевые  и многие другие стали. Наряду со структурой после охлаждения выделяют такие классы изделий, как перлитный, карбидный, мартенситный и аустенитный.

Исходя из численности добавленных металлов по отношению ко всей массе, различают следующие виды сталей: низколегированные (меньше 3%), среднелегированные (3-10%, в частности, марка 50ХФА), высоколегированные (более 10%). Нержавеющей признается та сталь, в составе которой находится не меньше 12% хрома.

Невозможно найти область промышленности, где не применяли бы легированную сталь. Из нее изготавливают разные инструменты и конструкции, например, фрезы, подвески, валы, измерительные устройства. Чаще всего ее используют в строительстве, машиностроении и авиационной промышленности.

Специфика маркировки

В маркировке любой стали присутствуют цифры и буквы. Буквы в маркировке выступают в качестве обозначения металла, входящего в состав сплава. Чаще всего используют такие компоненты, как:

1. Никель – (Н).
2. Вольфрам – (В)
3. Алюминий – (Ю).
4. Хром – (Х).
5. Ванадий – (Ф).
6. Молибден – (М).
7. Титан – (Т).

Любая маркировка начинается с числа, указывающего на процентное содержание углерода в данном сплаве. В соответствии с этим фактором принять различать: низкоуглеродистые (менее 0,25% углерода), среднеуглеродистые (от 0,25% до 0,65% углерода) и высокоуглеродистые стали (более 0,65 % углерода). Большинство легированных сталей являются среднелегированными, например, марка 50ХФА (углерода 0,5%).

Рядом с буквой часто стоит цифра, указывающая на численность данного металла в этом сплаве. Если она отсутствует, то металла в нем не более 1,3%. Во многих марках конструкционных сталей на конце стоит буква «А». Ее наличие говорит о том, что данная сталь является высококачественной, что означает минимальное количество вредных примесей в ее составе (как например, в стали марки 40ХН2МА).

Большой популярностью пользуются такие марки легированной стали, как 40ХН2МА, 40ХН, 45ХН2МФА, 50ХФА. Рассмотрим их специфику в индивидуальном порядке.

40ХН2МА

В состав хромоникельмолибденовой марки стали 40ХН2МА входят 0,4% углерода, меньше 1,3% хрома, 2% никеля, меньше 1,3% молибдена. В общей сложности выходит не более 5% химических элементов, что дает возможность отнести сталь в класс среднелегированных. Благодаря такому количеству добавок сталь характеризуется высокой прочностью. При этом она является высококачественной, поскольку на конце маркировки стоит буква «А». Сталь марки 40ХН2МА не склонна к отпускной хрупкости, поскольку в ее составе содержится молибден. Одна из особенностей – чувствительность к флокенам.

Сталь марки 40ХН2МА редко применяют для сварных работ, поскольку она является трудносвариваемой. В качестве сварки прибегают только к одной методике – ручной дуговой сварки с подогревом. После данной процедуры требуется проведение термической обработки. В большинстве случаев марку 40ХН2МА используют для изготовления следующих конструкций и деталей: муфты, крышки, ответственные болты, диски и многие другие. Она нашла широкое применение в разных областях промышленности, в частности, авиационной: из нее делают трубы для валов вертолетов. В качестве аналога часто используют марку 45ХН2МФА.

40ХН

Хромоникелевая сталь марки 40ХН содержит в своем составе 0,4% углерода, а хрома и никеля практически в равных количествах (менее 1,3%). В общей сумме получается меньше 3%, поэтому сталь считается среднелегированной и качественной. Изделия выпускают в виде сортового проката – кованых заготовок, серебрянок и толстых листов.

Сталь марки 40ХН отличается повышенной чувствительностью к флокенам и склонностью к отпускной хрупкости. В качестве тепловой обработки 40ХН прибегают к стандартному способу –  закалке (в воде или масле) и последующему отпуску. Такие процедуры позволяют значительно увеличить предел прочности и выносливости. Сталь марки 40ХН активно используют для создания ответственных деталей, которые в последствие подвергаются усиленным нагрузкам: валы, муфты, рычаги, зубчатые колеса и многие другие. Как правило, к ним предъявляются требования повышенной прочности.

45ХН2МФА

Хромоникельмолибденованадиевая сталь марки 45ХН2МФА имеет богатый состав металлов: 0,45% углерода, меньше 1,3% хрома, молибдена и ванадия, 2% никеля. В сумме получается не более 6% легированных добавок, поэтому сталь является представителем категории среднелегированных. Количество вредных примесей в сплаве минимально, поэтому марка 45ХН2МФА считается высококачественной.

К отпускной хрупкости сталь не склонна, за счет содержания в составе молибдена. В качестве термической обработки используют закалку при высоких температурах (около 850^oC) и масло. Сразу после используют отпуск при 450^оС. Марку 45ХН2МФА применяют для изготовления деталей, эксплуатируемых при усиленных нагрузках. Она активно используется в разных областях промышленности. Сортамент – прутки, полосы, серебрянки и поковки. При необходимости данную марку можно заменить маркой 40ХН2МА.

50ХФА

В состав хромованадиевой стали марки 50ХФА входит 0,5% углерода и меньше 1,3% хрома и ванадия. В конце маркировки стоит буква «А», что указывает высокое качество данной стали. В общей совокупности химических добавок около 3%, поэтому марка 50ХФА является представителем класса среднелегированных сталей. Сталь малосклонна к отпускной хрупкости и не чувствительна в флокенам. Ее подвергают закалке и отпуску, благодаря чему данная марка имеет высокий предел выносливости, упругости и твердость.  

Сталь марки 50ХФА характеризуется узкой областью применения. Ее используют для изготовления ответственных деталей, эксплуатируемых при высоких температурах (до 290^оС), например, измерительных лент или рессора. Готовые пружины часто подвергают поверхностному насыщению азотом, благодаря чему увеличивается прочность сплава. Изготовители марки 50ХФА выпускают сортовой прокат в виде калиброванных и шлифованных прутков, лент и поковок.

Про другие марки стали читайте здесь