Влияние легирующих элементов и примесей на свойства стали

Хром используется в качестве одного из главных компонентов состава. Его основная функция – увеличение прокаливаемости металла. В данном случае речь идет о глубине закаленной зоны, которая исчисляется от поверхности детали до слоя, представленного на 50% мартенситом и на 50% трооститом. Полная прокаливаемость легированной стали 40ХН обеспечивает улучшение механических характеристик, в том числе снижение склонности к хрупкому разрушению, уменьшению порога хладноломкости, повышение работоспособности при появлении трещин по сравнению с обычной сталью. Полоса прокаливаемости после нормализации и закалке (t = 850 С) представлена на рисунке:

При повышении количества Cr обеспечивается рост твердости, что обусловлено стойкостью переохлажденного аустенита к распаду.

Никель и феррум способны растворяться друг в друге, они имеют близкое расположение кристаллических решеток. Никель не относится к группе карбидообразующих элементов, а присутствует в твердом растворе в феррите или аустените, что повышает прочность и вязкость феррита. Он предназначен для снижения хладноломкости легированной стали 40ХН, при содержании в составе всего 1% Ni обеспечивается уменьшение данного показателя в 20 тысяч раз. При этом повышается упругость, уменьшается размер зерна, улучшается прокаливаемость и технические характеристики, снижается коррозионная активность. Никель является раскислителем, поэтому увеличивает плотность стали. При взаимодействии с хромом улучшается термическое упрочнение, повышается ударная вязкость и усталостная прочность. При дальнейшем увеличении концентрации химического элемента снижаются магнитные свойства, повышается устойчивость к коррозии и действию высоких температур.

 

Сера появляется в составе металла из-за содержания ее в руде. При нормальных условиях она практически не растворяется в феррите, поэтому встречается в соединениях с железом, марганцем или легирующими элементами. При нагревании материала происходит распространение ее в феррите и аустените в допустимых количествах: при температуре 913 градусов – 0,02%, при 1365 градусах – 0,05% соответственно. Если сера присутствует в металле в составе сульфида железа, то это может привести к красноломкости и горячеломкости. Химический элемент не оказывает действия на прочностные характеристики стали 40ХН, но сказывается на анизотропии в обоих направлениях при прокатке. Ударная вязкость понижается в поперечном направлении, но повышается вдоль. Это обусловлено увеличением полосчатости ферритно-перлитного строения в результате вытянутой формы серосодержащих соединений.

Железная руда содержит фосфор, который после обработки переходит в сталь. Его растворимость в феррите и аустените достаточно высокая, поэтому он присутствует в твердом растворе и оказывает влияние на качества данных состояний. Негативное воздействие компонента усиливается за счет подверженности ликвации, что приводит к увеличению прочности в ущерб хладноломкости. Предел текучести при небольшом содержании химического элемента повышается на 20-30 МПа, а хладноломкость – на 20-25 градусов.

 

Стоимость

Цена стали 40ХН зависит от ряда факторов:

• актуальных предложений производителей;
• расходов на доставку и хранение;
• качества обработки поверхности;
• характеристик металла;
• типа проката.

Также немаловажную роль играют объем заказа и способ закупки. Реализация продукции осуществляется на вес.

 

Сортамент

 

Широкое распространение марки стали 40ХН позволяет получать различные прокатные элементы:

• полосы;
• полые цилиндры;
• шестигранники;
• квадраты;
• круги и прутки.

При необходимости можно заказать необходимый профиль нестандартной формы у производителя. Такие элементы, как фасонки, трубы и листы не изготавливаются.

 

Аналоги

Аналогами стали 40ХН отечественного производства являются 38ХГН, 30ХГВТ, 45ХН, 40ХНМ, 50ХН.

К иностранным конкурентам относятся:

• шведский 2530;
• румынский 40CrNi12;
• японский SNC236;
• французский 35NC6;
• немецкие 40NiCr6 и 36NiCr6;
• американские 3140H и 3135;
• китайский

Содержание компонентов в стали зарубежного производства может отличаться, но физико-механические характеристики будут практически идентичны.

 

Аналоги

Аналогом стали М390 можно считать только американский продукт Duratech 20CV, что обусловлено недавним появлением металла на рынке.