Конструкционная качественная углеродистая сталь 40: характеристики и применение

Химический состав (ГОСТ 1050–88)

Согласно ГОСТ 1050–88, в состав углеродистой стали 40 входят следующие элементы (в процентах от общей массы):

• Углерод (C): 0,37–0,45
• Кремний (Si): 0,17–0,37
• Марганец (Mn): 0,5–0,8
• Хром (Cr): не более 0,25
• Остальное — железо (Fe) и примеси (S, P, Ni и др.)

Расшифровка марки сталь 40

Цифра «40» указывает на среднюю массовую долю углерода ~0,4%. Поскольку содержание углерода не достигает 1%, дополнительные буквенные индексы в обозначении марки не указываются. Часто встречаются обозначения «Ст. 40» или «сталь 40» в технической документации.

Особенности и свойства стали 40

• Свариваемость: ограниченная. Применяется ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая дуговая сварка (АДС) под флюсом, электрошлаковая (ЭШС) и сварка в газовой среде. Для повышения качества сварного соединения рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
• Флокеночувствительность: сталь 40 не проявляет склонности к образованию флокенов.
• Отпускная хрупкость: не склонна. Ухудшение свойств при нагреве свыше 200–300 °C незначительно.
• Обрабатываемость резанием: хорошая в горячекатаном состоянии, обрабатывается без критического снижения прочностных характеристик.
• Температура применения: до +425 °C, что позволяет использовать сталь для деталей, работающих при повышенных температурах.

Термообработка и технологические особенности

Согласно различным режимам термообработки:

• Нормализация: при температурах ~850–870 °C, охлаждение на воздухе.
• Отжиг: используется для снижения внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
• Закалка: температура нагрева ~840–875 °C, охлаждение в масле/воде, с последующим отпуском при 450–650 °C. Обеспечивает повышенные прочностные характеристики.

Механические свойства

В таблице ниже представлены усреднённые показатели механических характеристик стали марки 40 (по ГОСТ 1050–88 и смежным нормативам):

Область применения стали 40

Сталь марки 40 востребована в машиностроении, приборостроении, а также в строительстве. Наиболее типичные продукты из стали 40:

• Крепёжные детали (болты, гайки, шпильки);
• Метизная продукция (штифты, винты, оси, втулки);
• Высоконагруженные валы, роторы, диски, работающие при температурах до 425 °C;
• Фланцы и зубчатые колёса – узлы с умеренными требованиями к коррозионной стойкости и высокой прочности;
• Полуфабрикаты (листы, трубы, сортовой прокат, слитки, поковки) по ГОСТ 1050–88.

Формы поставки

Аналоги стали 40 в России и за рубежом

Отечественные заменители:

• 35, 40Г, 45 – близкие по механическим свойствам углеродистые стали.

Зарубежные аналоги представлены в стандартах различных стран, например:

• Германия (DIN/WNr): C40, 1.0511, 1.1186;
• Европейский союз (EN): C40, C40E;
• США (AISI/SAE): 1040, 1042;
• Китай (GB): 40, 45;
• Япония (JIS): S40C, S43C.

Заключение

Сталь 40 – это качественная углеродистая сталь, востребованная в машиностроении и строительстве. Она обладает достаточными показателями прочности и ударной вязкости, при этом склонность к флокенам и отпускной хрупкости у неё отсутствует. Ограниченная свариваемость не является существенным препятствием при правильном выборе технологий сварки (с предварительным подогревом и последующей термообработкой). Благодаря возможности работы при температурах до +425 °C, данный сплав находит применение в крепёжных деталях, валах, фланцах, зубчатых колёсах и других высоконагруженных узлах.