Сталь конструкционная 40ХГНМ
| Марка: 40ХГНМ | Класс: Сталь конструкционная легированная |
| Использование в промышленности: Нет данных о применении | |
| Химический состав в % стали 40ХГНМ | ||
| C | 0,37 - 0,43 | |
| Si | 0,17 - 0,37 | |
| Mn | 0,5 - 0,8 | |
| Ni | 0,7 - 1,1 | |
| S | до 0,035 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | 0,6 - 0,9 | |
| Mo | 0,15 - 0,25 | |
| Fe | ~96 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 40ХГНМ | ||
| США | 8640, 9840, G86400, G98400 | |
| Германия | 1.6546, 40NiCrMo22 | |
| Япония | SNCM240 | |
| Дополнительная информация и свойства |
| Термообработка: Закалка 840oC, масло, Отпуск 560 - 620oC, воздух, |
| Механические свойства стали 40ХГНМ при Т=20oС | |||||||
| Прокат | Размер | Напр. | σв(МПа) | sT (МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) |
| Пруток | Ж 25 | 980 | 835 | 12 | 880 | ||
Общие рекомендации по технологии электрошлаковой сварки стали 40ХГНМ (и подобных): при проектировании сварных конструкций следует выбирать стали, обладающие повышенной стойкостью против горячих и холодных трещин, перегрева и структурной наследственности. Наиболее сложно предупреждать появление горячих трещин в зоне термического влияния. С этой точки зрения предпочтение следует отдавать хромистым безникелевым сталям с пониженным содержанием углерода.
Выбор присадочных материалов для сварки среднелегированных сталей зависит от предъявляемых к металлу шва требований. Если необходимо получить равнопрочное сварное соединение, применяют среднелегированные стандартные электродные проволоки Св-08ХН2М, Св-08ХЗГ2СМ, Св-13Х2МФТ, Св-10Х5М или проволоки и пластины аналогичного с основным металлом состава. Последнее особенно оправдано при сварке высокопрочных сталей с σв>900 МН/мг (90 кгс/мм2). В тех случаях, когда требования к прочности шва менее жесткие (зачастую на ~10% ниже, чем для основного металла), можно применять низколегированные проволоки Св-10Г2, Св-12Г2Х, Св-08ГСМТ, Св-08ХМА, Св-08ХГ2СМ и выполнять швы с большим проваром кромок. Повышение доли основного металла в металле шва до 60% сообщает последнему легирование, достаточное для получения требуемых прочностных свойств. В зависимости от предъявляемых требований выбирают и материал пластин для плавящегося мундштука - он может быть изготовлен либо из простых углеродистых сталей (СтЗ) либо из свариваемой стали.
При необходимости обеспечить достаточную теплоустойчивость сварных соединений применяют электродные проволоки с повышенным содержанием хрома и молибдена. Количество же никеля, напротив, следует ограничивать, так как он часто снижает длительную прочность материала при работе в условиях высоких температур и давлений. При этом следует применять электродные проволоки Св-08ХЗГ2СМ, Св-10Х5М, Св-13Х2МФТ. Для выполнения швов, которые должны обладать, например, высокой коррозионной стойкостью в водородосодержащих средах при высоких давлениях, необходимо использовать хромистые электродные проволоки, легирующие шов не менее, чем 2% Сr.
В случаях, когда требуется обеспечить химическую и структурную однородность сварных соединений, например в энергомашиностроении, применяют плавящиеся мундштуки и электродные проволоки того же состава, что и свариваемая сталь.
В табл. 9.27 приведен химический состав швов и соответствующие значения прочности и ударной вязкости после термообработки. Таблицу можно использовать при выборе стандартной проволоки или разработке новой в зависимости от состава свариваемого металла. В таблице ниже дана рекомендуемая система легирования металла шва, обеспечивающая низкий порог хладноломкости в конструкциях, которые нельзя или нежелательно подвергать нормализации (закалке) после сварки. Для сварки хромомолибденовых сталей с временным сопротивлением σв = 550-750 МН/м2 (55-75 кгс/мм2) можно применять электродные проволоки Св-08ХЗГ2СМ, Св-10Х5М, Св-10ХГСН2МТ, Св-04Х2МА, Св-08ХН2М.
| Тип металла шва | Состав, % | TK, °C после высокого отпуска | |||||
| C | Mn | Si | Cr | Ni | Mo | ||
| ХГНМ | 0.1 | 0.76 | 0.17 | 1.28 | 0.45 | 0.65 | — 20 |
| ХГН | 0.11 | 1.26 | 0.44 | 0.46 | 1.06 | 0.17 | — 30 |
| ХГН2М | 0.13 | 1.2 | 0.7 | 0.47 | 2.2 | 0.31 | — 60 ÷ — 70 |
| Х2ГНМ | 0.1 | 0.64 | 0.16 | 2.4 | 0.32 | 0.6 | — 60 ÷ — 70 |
| Х2Г2М | 0.09 | 1.8 | 0.57 | 1.7 | 0.75 | 0.34 | — 60 ÷ — 70 |
Электрошлаковую сварку среднелегированных сталей выполняют под флюсами АН-8, ФЦ-6, 48-ОФ-6 и АНФ-6. Двум последним флюсам следует отдавать предпочтение в тех случаях, когда необходимо получить состав металла шва, идентичный с основным металлом, или повысить стойкость шва против хрупких разрушений и кристаллизационных трещин. Их применяют при сварке среднелегированных сталей с высоким уровнем прочности (до - 1800 МН/м2) и ударной вязкости и при изготовлении сварных конструкций повышенной жесткости. Эти флюсы весьма жидко-текучи, поэтому наибольшее распространение они находят при сварке плавящимся мундштуком или пластинчатым электродом, когда применяют неподвижные формирующие устройства. Типичные режимы электрошлаковой сварки среднелегированных сталей даны в таблице.
| Параметры режима | Проволочные электроды | Плавящиеся мундштуки | ||
| S, мм n | 30 — 60 1 | 90 — 120 2 | 150 — 200 3 | 300 — 2000 S/80 ÷ 100 |
| IC на каждый электрод, A | 400 — 500 | 400 — 500 | 400 — 500 | 220 — 400 |
| UC, B | 40 — 46 | 46 — 50 | 48 — 50 | 50 — 54 (флюс АН-8) 40 — 44 (флюс 48-ОФ-6) |
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| sв | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
