El acero 40x se refiere a aleaciones aleadas estructurales. La palabra "construcción" indica que el material se utiliza para la fabricación de diversos mecanismos, estructuras y piezas utilizadas en ingeniería mecánica y construcción, y tiene un cierto conjunto de propiedades químicas, físicas y mecánicas.
Composición química
El número 40 en la marca indica que el porcentaje de carbono en la aleación varía de 0.36 a 0.44, y la designación de la letra x indica la presencia de un elemento de aleación de cromo en una cantidad de no menos de 0.8 y no más de 1.1 por ciento. La aleación del acero con cromo le otorga la propiedad de resistencia a la corrosión en un ambiente y atmósfera oxidantes. En otras palabras, el acero adquiere propiedades inoxidables . Además, el cromo determina la estructura de la aleación, sus características tecnológicas y mecánicas.
Los elementos químicos restantes son parte de acero x 40 en las siguientes cantidades:
- no más del 97% de hierro;
- 0, 5 - 0, 8% de manganeso;
- 0, 17 - 0, 37% de silicio;
- no más del 0, 3% de cobre;
- no más del 0, 3% de níquel;
- no más de 0.035% de fósforo;
- No más del 0, 035% de azufre.
Caracteristicas fisicas
Casi todas las propiedades físicas de los metales dependen directa o inversamente de la temperatura . Indicadores como la resistividad, el coeficiente de expansión lineal y la capacidad de calor específica aumentan con el aumento de la temperatura, y la densidad del acero, su módulo elástico y la conductividad térmica, por el contrario, disminuyen con el aumento de la temperatura.
Otra característica física, llamada la masa, no depende de casi nada. La muestra se puede someter a tratamiento térmico, enfriar, procesar, darle una forma diferente y, al mismo tiempo, el peso se mantendrá sin cambios.
Los indicadores físicos de todas las marcas conocidas de aceros y aleaciones domésticas, incluida la marca que se describe, se tabulan y se colocan en libros de referencia de metalografía.
El efecto del tratamiento térmico sobre la calidad.
El acero en su estado inicial es una masa bastante plástica y puede procesarse por deformación. Puede ser forjado, estampado, laminado.
Para cambiar las propiedades mecánicas y lograr las cualidades requeridas, se aplica un tratamiento térmico del metal. La esencia del tratamiento térmico o térmico es el uso de un conjunto de operaciones para calentar, mantener y enfriar aleaciones de metales sólidos. Como resultado de este tratamiento, la aleación cambia su estructura interna y adquiere ciertas propiedades necesarias para el productor y el consumidor.
Puntos críticos
Los puntos críticos son las temperaturas a las que cambia la estructura del acero y su estado de fase. Calculado en 1868 por el metalúrgico e inventor ruso Dmitry Konstantinovich Chernov, por lo tanto, a veces se les llama puntos de Chernov.
Tales puntos se indican con la letra A. El punto inferior A1 corresponde a la temperatura a la que la austenita se convierte en perlita cuando se enfría o la perlita en austenita cuando se calienta. El punto A3 es el punto crítico superior correspondiente a la temperatura a la cual la ferrita comienza a precipitar durante el enfriamiento o se disuelve cuando se calienta.
Si el punto crítico se determina por calentamiento, entonces la letra "c" se agrega a la letra "A", y cuando se enfría, se agrega el índice "r".
Para este acero se determina la siguiente temperatura de puntos críticos:
- 743 * С - Ac1;
- 815 * С - Ac3;
- 730 * C - Ar3;
- 693 * C - Ar1.
Algoritmo para el tratamiento térmico de aceros y aleaciones:
recocido- apagando
- vacaciones;
- normalización
- envejecimiento
- Tratamiento criogénico.
Tratamiento térmico para acero 40x . Características del régimen de temperatura de acuerdo con los requisitos de GOST 4543-71:
- enfriamiento del acero 40x en un entorno de aceite a una temperatura de 860 * C;
- Vacaciones en agua o aceite a una temperatura de 500 * C.
Como resultado de este tratamiento térmico, este acero adquiere una mayor dureza (el número de dureza HB no es más de 217), una alta resistencia a la rotura (980 N / m2) y una resistencia al impacto de 59 J / cm2.
Fuerza de rendimiento
Hablando de propiedades mecánicas, es necesario mencionar una característica tan importante como la resistencia del rendimiento. Si la carga aplicada es demasiado grande, entonces la estructura o sus partes comienzan a deformarse y no son elásticas (desaparecen por completo, son reversibles), pero en el metal se producen deformaciones plásticas (residuos irreversibles). En otras palabras, el metal "fluye".
El límite elástico es el límite entre las deformaciones elásticas y elastoplásticas. El valor del límite elástico depende de muchos factores: el modo de tratamiento térmico, la presencia de impurezas y elementos de aleación en el acero, la microestructura y el tipo de red cristalina, la temperatura.
En metalurgia, se distinguen los conceptos de fuerza de rendimiento físico y condicional.
La resistencia del rendimiento físico es el valor del esfuerzo al que aumenta la deformación de la muestra de ensayo sin aumentar la carga aplicada. En los libros de referencia, este valor se denota por σt y para la marca 40x su valor no es inferior a 785 N / mm2 o 80 KGS / mm2.
Cabe señalar que las deformaciones plásticas (irreversibles) no aparecen instantáneamente en el metal, sino que aumentan gradualmente, con un aumento en la carga aplicada. Por lo tanto, desde el punto de vista de la tecnología, es más apropiado utilizar el término "fuerza de rendimiento condicional (técnica)".
La resistencia de rendimiento condicional (o técnica) es la tensión a la que el prototipo recibe el alargamiento plástico (irreversible) de su longitud estimada en un 0, 2%. En las tablas, este valor se denota como σ 0.2 y para el acero 40x es:
- a una temperatura de 101 a 200 * C - 490 MPa;
- a una temperatura de 201 a 300 * C - 440 MPa;
- a temperatura de 301 a 500 * С - 345 MPa.
Caracteristicas tecnologicas
En resumen, el acero 40x se puede caracterizar como un material sólido y duradero que puede soportar cargas pesadas sin sufrir daños. El número de PC de propiedades positivas incluye:
- resistencia a las fluctuaciones de la temperatura;
- excelentes propiedades de corrosión;
- alta resistencia
Junto con estas cualidades, este material tiene, desafortunadamente, desventajas. Estos incluyen:
- dificultades de soldadura;
- tendencia a moderar la fragilidad;
- Sensibilidad a la formación de floken.
Después del calentamiento, seguido del tratamiento térmico, el acero descrito es susceptible de soldadura de arco manual (RDS) y soldadura de electroslag (ESW). Si se usa soldadura por puntos de contacto (CTS), entonces es necesario un tratamiento térmico posterior.
El enfriamiento lento del acero aleado estructural 40x después del revenido conduce a su fragilidad. Esta desventaja está ausente durante el enfriamiento rápido, pero en este caso pueden producirse tensiones internas que causen deformación.
La sensibilidad al flocado es la tendencia de un metal a formar defectos internos (cavidades y grietas), los llamados flóculos. Para eliminar este inconveniente, la aleación se evacua en un cucharón con purga simultánea con argón y calentamiento por arco eléctrico.
Surtido de metal laminado
El acero 40x se produce y entrega al mercado de la siguiente forma:
- Productos largos (incluido el acero moldeado) según GOST 4543−71, 2591−2006, 2590−2006, 10702−78 y 2879−2006;
- Barra de plata y pulida según GOST 14955−77;
- varilla calibrada de acuerdo con GOST 8559−75, 7417−75, 1051−73 y 8560−78;
- la banda según los estándares GOST 82−70, 103−2006 y 1577−93;
- tubos según GOST 13663−86, 8731−74, 8733−74;
- piezas forjadas según GOST 8479−70;
- Hoja gruesa según GOST 19903−74i1577−93.
Se conocen un número suficiente de análogos domésticos (40ХР, 40ХС, 40ХН, 40ХФ, 38ХА, 45Х) y extranjeros del grado de acero descrito.
Alcance
Debido a sus propiedades, el acero 40x es ampliamente utilizado en diversas industrias. Se utiliza en la fabricación de levas y cigüeñales, ejes y ejes, varillas, émbolos, ejes de engranajes, husillos, anillos, mandriles, pernos, rieles, casquillos y otras piezas, cuya resistencia es un requisito mayor. Este acero también se utiliza para la fabricación de estructuras operadas a bajas temperaturas ambientales, por ejemplo, en la construcción de puentes de carreteras y ferrocarriles en latitudes del norte.