Сталь 40Г2: характеристики, свойства и области применения

Сталь 40Г2 — конструкционная легированная сталь, широко применяемая в машиностроении и смежных отраслях для изготовления ответственных деталей, работающих под нагрузкой и подвергающихся динамическим воздействиям. Благодаря сбалансированному химическому составу и хорошим механическим характеристикам, марка 40Г2 востребована при производстве валов, осей, рычагов, штоков и других элементов, где требуется сочетание прочности, пластичности и износостойкости.

Краткое описание марки

Сталь 40Г2 относится к группе конструкционных легированных сталей с повышенным содержанием марганца и кремния. Основное назначение — изготовление деталей, работающих на изгиб, кручение и растяжение, а также подвергающихся ударным нагрузкам. Материал характеризуется высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью резанием и способностью к термической обработке для достижения требуемых эксплуатационных свойств.

Нормативный документ

Выпуск и контроль качества стали 40Г2 регламентируется стандартом ГОСТ 4543–71 «Стали конструкционные легированные и высоколегированные. Марки». В зависимости от назначения и формы поставки, могут применяться дополнительные технические условия (ТУ) и стандарты на сортовой прокат.

Расшифровка маркировки

Обозначение «40Г2» расшифровывается следующим образом:

• 40 — среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,40%);
• Г — повышенное содержание марганца (Mn);
• 2 — примерное содержание марганца, умноженное на 10 (около 2%).

Таким образом, сталь 40Г2 — это легированная сталь с содержанием углерода около 0,4% и марганца около 2%.

Химический состав

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0,36–0,44
Кремний (Si)	0,17–0,37
Марганец (Mn)	1,40–1,80
Медь (Cu)	до 0,30
Никель (Ni)	до 0,30
Сера (S)	до 0,035
Фосфор (P)	до 0,035
Хром (Cr)	до 0,30

Механические свойства

Механические характеристики стали 40Г2 зависят от режима термической обработки, формы и размеров проката. Основные показатели приведены в таблице:

Показатель	Значение	Условия
Предел прочности (σв), МПа	660–770	Закалка + отпуск
Предел текучести (σТ), МПа	380–590	Закалка + отпуск
Относительное удлинение (δ5), %	12–18	Закалка + отпуск
Относительное сужение (ψ), %	40–57	Закалка + отпуск
Ударная вязкость (KCU), кДж/м2	290–680	Закалка + отпуск
Твердость по Бринеллю (HB), МПа	до 241	Отжиг
Предел выносливости, МПа	196	Закалка + отпуск

Физические характеристики

Показатель	Значение	Единицы измерения
Плотность (ρ)	7800	кг/м3
Удельное электрическое сопротивление (R)	2,12	Ом·мм2/м
Модуль упругости (E)	2,1×105	МПа
Коэффициент теплопроводности (λ)	—	Вт/(м·К)
Коэффициент линейного расширения (α)	—	1/К
Удельная теплоёмкость (C)	—	Дж/(кг·К)

Технологические особенности

Сталь 40Г2 хорошо поддается термической обработке, включая закалку и отпуск. Рекомендуемые режимы:

• Закалка: нагрев до 820°C, охлаждение в воде;
• Отпуск: нагрев до 600°C, охлаждение в воде.

Ковка проводится при температуре 1180–800°C для слитков и при температуре выше 60 мм с замедленным охлаждением для заготовок. Сталь склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительности (образование внутренних дефектов при быстром охлаждении). Обрабатываемость резанием — удовлетворительная, коэффициент относительной обрабатываемости для твердых сплавов — 1,0, для быстрорежущей стали — 0,75.

Свариваемость

Сталь 40Г2 относится к трудно свариваемым маркам. Рекомендуется ручная дуговая сварка (РДС) с обязательным предварительным подогревом и последующей термообработкой для снятия внутренних напряжений и предотвращения образования трещин.

Области применения

Сталь 40Г2 широко используется в следующих отраслях:

• Машиностроение (детали трансмиссий, валы, оси, рычаги, шестерни, поршневые штоки, полуоси);
• Автомобилестроение (карданные и коленчатые валы, элементы подвески);
• Железнодорожное машиностроение (оси, тяговые элементы);
• Сельскохозяйственное машиностроение (детали приводов, соединительные элементы);
• Строительная техника (шарниры, пальцы, рычаги);
• Производство инструмента и крепежа.

Типы деталей, изготавливаемых из стали 40Г2

• Коленчатые и карданные валы
• Распределительные валики
• Оси и полуоси
• Поршневые штоки
• Рычаги и тяги
• Шестерни и зубчатые колеса
• Пальцы, шпильки, болты
• Детали подвески и соединительные элементы

Аналоги в других странах

Страна	Марка аналога	Стандарт
Китай	40Mn2	GB
США	1141, 1340, 1541, 1541H, G11410, G13400, G15410, H13400, H15410	ASTM, SAE
Япония	SMn2, SMn438, SMn438H	JIS

Преимущества и ограничения

Преимущества

• Высокая прочность и износостойкость после термообработки
• Хорошая обрабатываемость резанием
• Возможность получения требуемых механических свойств термической обработкой
• Доступность и широкое распространение на рынке

Ограничения

• Склонность к отпускной хрупкости
• Флокеночувствительность (риск образования внутренних дефектов при быстром охлаждении)
• Трудная свариваемость, требующая специальных мер
• Ограниченное применение в агрессивных средах из-за невысокой коррозионной стойкости

FAQ

• Можно ли сваривать сталь 40Г2 без подогрева?
  Нет, рекомендуется обязательный предварительный подогрев и последующая термообработка для предотвращения образования трещин.
• Какая термообработка оптимальна для повышения прочности?
  Рекомендуется закалка при 820°C с последующим отпуском при 600°C.
• В каких деталях наиболее часто применяется 40Г2?
  Валы, оси, рычаги, шестерни, поршневые штоки, полуоси.
• Чем отличается 40Г2 от 45Г2?
  40Г2 содержит меньше углерода, что обеспечивает лучшую пластичность при схожей прочности.
• Есть ли зарубежные аналоги у стали 40Г2?
  Да, например, 40Mn2 (Китай), 1141, 1340, 1541 (США), SMn2 (Япония).

Заключение

Сталь 40Г2 — оптимальный выбор для изготовления ответственных деталей, требующих сочетания прочности, пластичности и износостойкости. Благодаря сбалансированному химическому составу и возможности термической обработки, материал широко применяется в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях. Если вы ищете поставщика стали 40Г2 или аналогов, оставьте заявку на сайте компании «ОборонСпецСплав» — специалисты помогут подобрать оптимальный вариант под ваши задачи.