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):

• 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.