Марки стали, которые путают: углеродистая сталь 45 против конструкционной 40Х

25.10.2025

Принципиальная разница между этими распространенными сплавами заложена в их химическом составе. Сталь 45 представляет собой качественный углеродистый материал, содержащий 0,45% углерода без целенаправленного легирования. Ее конкурент, марка 40Х, легирован хромом, чья массовая доля достигает 0,8-1,1%. Именно присутствие хрома коренным образом трансформирует поведение материала при термическом воздействии и механической обработке.

Твердость проката 45 в состоянии поставки находится в интервале 145-179 HB. Такого уровня достаточно для производства валов, осей, втулок, работающих в условиях умеренных нагрузок. После объемной закалки данный параметр может возрасти до 50-52 HRC, однако прокаливаемость у этого сплава невысока. Глубина закаленного слоя часто не превосходит 10-12 миллиметров, что накладывает ограничения на применение для крупногабаритных поковок.

Хромистая сталь 40Х после отжига демонстрирует твердость 167-179 HB, что близко к предыдущему случаю. Проведение закалки в масле с последующим высоким отпуском устанавливает ее твердость на уровне 24-28 HRC. Такой термический комплекс обеспечивает предел прочности σв = 900-1000 МПа, существенно превышающий показатели нормализованной стали 45 с ее σв ≈ 600 МПа. Это открывает путь к изготовлению ответственных узлов: зубчатых колес, шпинделей, шатунов.

Возможность обработки резанием у этих марок сильно зависит от их начального состояния. Углеродистая сталь 45 в горячекатаном либо нормализованном виде поддается обработке достаточно хорошо. Для работы рекомендуются твердосплавные пластины универсального назначения, скажем, из сплава Т15К6. Скорость резания при точении лежит в диапазоне 100-150 метров в минуту при подаче 0,2-0,4 миллиметра на оборот.

Легированная хромом сталь 40Х после процедуры улучшения обрабатывается сложнее, ее технологический коэффициент составляет примерно 0,75 относительно эталона. В этой ситуации потребуется инструмент с повышенной износостойкостью. Хорошую эффективность демонстрируют пластины марки Т5К10, функционирующие на скоростях 80-120 м/мин. Непременным условием становится применение охлаждающей жидкости для интенсивного отвода тепла и недопущения поверхностного наклепа.

Свариваемость данных сталей также демонстрирует значительный контраст. Углеродистая сталь 45 входит в категорию материалов с ограниченной свариваемостью. Основная сложность заключена в склонности к формированию закалочных структур зоны термического влияния и появлению холодных трещин. Для получения добротного соединения обязателен предварительный подогрев до 200-300°C с последующей термообработкой готового изделия.

Конструкционная сталь 40Х сваривается еще труднее, ее причисляют к трудносвариваемым сплавам. Помимо высокой вероятности трещинообразования, существует риск охрупчивания околошовной области из-за активного карбидообразования. Технологический процесс сварки диктует безусловный предварительный нагрев до 250-350°C с задействованием термостатированных электродов, например, УОНИ-13/55. После завершения работ необходим высокий отпуск при температурах 600-650°C для снятия внутренних напряжений.

Выбор между этими двумя марками диктуется условиями будущей службы готового изделия. Для статически нагруженных деталей, где главной производственной операцией выступает механическая обработка, часто экономически обоснованно применение стали 45. Она обладает меньшей стоимостью и проще в технологической цепочке, не запрашивая сложных термических операций.

При действии динамических или знакопеременных нагрузок, а равно для деталей повышенной ответственности, выбор смещается в сторону стали 40Х. Ее повышенные прочностные характеристики после термоулучшения компенсируют возросшую цену и технологические сложности обработки. Проектируя узел, всегда анализируйте действующие нагрузки и подбирайте материал с разумным запасом свойств.

Для токарной обработки закаленной стали 40Х иногда целесообразно применять современные покрытия типа TiAlN. Они повышают стойкость инструмента, снижая температурную нагрузку на режущую кромку. Скорость резания при этом можно поднять на 15-20% относительно стандартных режимов для данного материала.

Фрезерование зубьев шестерен из стали 40Х ведут модульными фрезами из быстрорежущей стали Р6М5. Охлаждение здесь обязательно, причем его подачу организуют обильно и непрерывно. Перерывы в подаче СОЖ ведут к резкому локальному перегреву и последующему выходу фрезы из строя.

Шлифование после термообработки обеих марок проводят электрокорундовыми кругами белого цвета с зернистостью 25-40. Твердость связки должна соответствовать средней категории, что обозначается литерой M. Это гарантирует хорошую самозатачиваемость абразива без выкрашивания зерен под нагрузкой.

На практике для неответственных соединений стали 45 иногда сваривают и без предварительного подогрева. Для этого используют электроды с основным покрытием, типа УОНИ-13/55, и ведут шов на пониженных режимах. Однако такой подход не гарантирует отсутствия внутренних дефектов и снижения прочности в околошовной зоне.

Отжиг стали 40Х после сварки проводят сразу по завершении операции, не допуская остывания изделия ниже температуры отпуска. Нагрев ведут со скоростью не более 150°C в час до заданной точки 650°C. Выдержка составляет один час на каждые 25 миллиметров толщины металла, но не менее двух часов в целом.

При точении длинных валов из стали 45 возникают вибрации, ухудшающие чистоту поверхности. Бороться с этим явлением помогает использование поджимных задних центров и проходных резцов с нулевым или отрицательным значением главного угла в плане. Это увеличивает стабильность технологической системы.

На производстве при крупносерийном изготовлении деталей из стали 40Х часто применяют быстрорежущую сталь Р18 для специального фасонного инструмента. Она хорошо выдерживает ударные нагрузки при прерывистом резании, характерном для обработки зубьев шестерен или шлицевых валов.

Контроль качества термообработки стали 40Х осуществляют измерением твердости по Роквеллу на поверхности С и в сердцевине детали. Разброс показателей не должен превышать 5 единиц HRC. Больший разрыв сигнализирует о недостаточной прокаливаемости или ошибках в режиме отпуска.

Для обеих марок существуют аналоги зарубежного производства. Европейский стандарт EN определяет аналогом стали 45 марку 1.0503, а стали 40Х – марку 1.7035. Их химический состав и механические свойства практически идентичны отечественным материалам, что позволяет осуществлять взаимозаменяемость при импортозамещении.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев