40Х порошок инструментальной стали

Заказывайте по e-mail!

40Х — конструкционная легированная сталь с содержанием углерода 0,36–0,44% и хрома 0,8–1,1%, широко применяемая и в порошковой металлургии, аддитивном производстве (3D-печать, SLM, DED), напылении и наплавке. Используется для изготовления высокопрочных деталей (валы, шестерни, штампы, режущие инструменты) в металлообработке, автомобильной, аэрокосмической и медицинской отраслях. Качество порошка определяется чистотой (минимальное содержание оксидов и примесей), гранулометрическим составом, текучестью и насыпной плотностью.

Химический состав марки (по ГОСТ 4543-2016)

• Углерод (C): 0,36–0,44%;
• Хром (Cr): 0,8–1,1%;
• Марганец (Mn): 0,5–0,8%;
• Кремний (Si): 0,17–0,37%;
• Сера (S) и фосфор (P): ≤0,025% (каждый).

Свойства

• Твердость после термообработки: 45–50 HRC (закалка при 860 °C, отпуск при 500–600 °C).
• Микротвердость порошковых изделий: до 250 HV.
• Прокаливаемость: до 20 мм.
• Низкая пористость при правильном спекании.

Форма частиц: сферическая (газовая атомизация, предпочтительна для SLM) или нерегулярная (механическое измельчение, для прессования).

Гранулометрический состав

Порошок классифицируется по фракциям, определяющим его применение. Контроль проводится ситовым анализом (ГОСТ 6613-86, ГОСТ Р 51568-99, ISO 4497) с использованием сит из нержавеющей стали (AISI 316):

Фракция (мкм)	Ячейки сита (мкм)	Характеристики	Применение
0–63	25, 43, 62	Мелкодисперсный, высокая плотность спекания, склонность к агломерации	SLM, напыление, микрошлифпорошки
63–166	100, 142, 160	Средняя фракция, хорошая текучесть, низкая пылеобразность	Горячее изостатическое прессование (HIP), MIM, прессование, наплавка
166–250	250	Крупная фракция, минимальное забивание сит	Крупногабаритные детали, спекание, наплавка

• Контроль:
  • Фракции <40 мкм: комбинированный метод (ситовой + микроскопический).
  • Допуск ячеек: ±2,5 мкм.
  • Для фракций <63 мкм рекомендуется ультразвуковая очистка сит.
• Насыпная плотность: 2,4–4,8 г/см³ (зависит от фракции).
• Текучесть: ≤25 с/50 г (по ASTM B213, для фракций до 63 мкм требуется газовая транспортировка).

Технология производства

Получение порошка

1. Газовая атомизация (азот/аргон): для мелких фракций (0–63 мкм), обеспечивает сферическую форму частиц.
2. Водная атомизация: для средних и крупных фракций, менее предпочтительна из-за нерегулярной формы.
3. Механическое измельчение: для фракций 166–250 мкм, дает угловатые частицы.
4. Химический состав контролируется на этапе плавки (ГОСТ 4543-2016).

Фракционирование

1. Используются вибрационные ситовые установки (Haver & Boecker, Retsch; диаметр сит 200–300 мм, высота обечайки 38–50 мм).
2. Процесс
   • Сухое просеивание: для фракций >100 мкм.
   • Мокрое просеивание: для фракций <100 мкм с вентиляционными кольцами.
3. Контроль качества: оптический анализ ячеек, проверка натяжения сетки.

Термообработка

1. Отжиг порошка: 400–600 °C в защитной атмосфере (водород/аргон) для повышения текучести и снятия напряжений.
2. Закалка и отпуск: после формования деталей.

Контроль качества

1. Гранулометрия: ситовой анализ (ГОСТ 3647-80), микроскопия для фракций <40 мкм.
2. Химический состав: спектральный анализ (ICP-OES).
3. Форма частиц: сканирующая электронная микроскопия (SEM).

Безопасность

• Использовать пылеулавливающие системы для мелких фракций.
• Обеспечить герметичность оборудования.

Области применения

• Металлообработка: режущие инструменты, штампы, пресс-формы.
• Автомобилестроение: детали двигателей, трансмиссий.
• Аэрокосмическая отрасль: высокопрочные термостойкие компоненты.
• Медицина: хирургические инструменты, имплантаты.

7. Стандарты и нормативы

• ГОСТ 4543-2016: химический состав стали 40Х.
• ГОСТ 13084-88: порошки высоколегированных сталей.
• ГОСТ 3647-80, ГОСТ Р 51568-99: ситовой анализ.
• ASTM B213-20: текучесть порошков.
• ISO 4497: гранулометрия металлических порошков.

Порошок стали 40Х с фракциями 0–63 мкм, 63–166 мкм и 166–250 мкм — универсальный материал для высокотехнологичных производств. Наиболее востребованы фракции 0–63 мкм (SLM, напыление) и 63–166 мкм (HIP, MIM), тогда как 166–250 мкм используется для крупногабаритных деталей. Точный контроль гранулометрии, соблюдение стандартов и использование аттестованных поставщиков обеспечивают стабильное качество. Технологам рекомендуется проводить входной контроль (ISO 4497) и оптимизировать процессы для конкретных фракций.