Отправьте заявку
в WhatsApp

Сталь 300M: химический состав, свойства, стандарты AMS и применение

300M (UNS K44220), также 4340M или 4340 mod, – низколегированная сверхвысокопрочная сталь вакуумно-дугового переплава. Это модификация AISI 4340 с добавкой ванадия и повышенным содержанием кремния. После окончательной термообработки сталь достигает предела прочности 1900-2100 МПа и сочетает его с высокой усталостной прочностью, пластичностью, ударной вязкостью и вязкостью разрушения. Основное применение 300M – шасси самолетов.

Ключевые характеристики стали 300M

Параметр	Значение
класс	низколегированная сверхвысокопрочная сталь
основа марки	AISI 4340 с добавкой V и повышенным Si
прочность после термообработки, МПа	1900-2100
выплавка	вакуумно-дуговой переплав
сквозная прокаливаемость	сечения до 89 мм (3,5 дюйма) при твердости не ниже 52 HRC
основные стандарты	AMS 6257, AMS 6417, AMS 6419
плотность, г/см³	7,83

Чем отличаются стали 300M и 4340

300M создана на основе AISI 4340: в нее добавлен ванадий, повышено содержание кремния, немного больше углерода и молибдена. Кремний (1,45-1,80 %) повышает стойкость мартенсита к отпуску. Поэтому 300M можно отпускать при более высокой температуре, чем 4340 того же уровня прочности, и снимать больше закалочных напряжений. Ванадий измельчает зерно.

В результате 300M работает на уровне прочности около 1900-2100 МПа с запасом вязкости и усталостной прочности, недоступным для 4340 на том же уровне.

Химический состав стали 300M, %

C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	V
0,38	0,65	1,45	0,70	1,65	0,30	0,05
0,43	0,90	1,80	0,95	2,00	0,50	0,10

Примеси, % по массе, не более:

P	S	Cu
0,010	0,008	0,35

Стандарты AMS на 300M: разные нормы углерода

300M поставляют по нескольким стандартам AMS, и они по-разному нормируют углерод:

Стандарт	Углерод, %
AMS 6417	0,37-0,43
AMS 6419	0,40-0,45
AMS 6256	0,40-0,44

Стандарты AMS 6257 и AMS 6419 требуют не менее 0,40 % углерода. Поэтому металл с содержанием углерода 0,38 %, полностью соответствующий AMS 6417, по AMS 6257 и AMS 6419 не пройдет.

Практический вывод: в заказе указывают конкретный стандарт, по которому спроектирована деталь. Склады, которые работают с несколькими стандартами, держат металл с углеродом не ниже 0,40 %, чтобы одна плавка соответствовала сразу нескольким спецификациям.

Кроме AMS, для 300M существуют спецификации BS S155, BMS 7-26 и MIL-S-8844.

Механические свойства 300M по AMS 6417

Минимальные требования AMS 6417 в продольном направлении после термообработки образцов по стандарту:

Параметр	Требование
предел прочности	270 ksi (около 1860 МПа)
предел текучести	220 ksi (около 1520 МПа)
удлинение	8 %
сужение	30 %

В поперечном направлении для сечений площадью до 100 квадратных дюймов включительно требования те же: предел прочности 270 ksi, предел текучести 220 ksi. Среднее сужение должно быть не ниже 30 %, отдельное значение - не ниже 25 %.

Нормирование поперечных свойств - главное отличие авиационного металла от общепромышленного. Шасси и валы нагружены не только вдоль волокна, а в металле открытой выплавки именно поперечные свойства падают сильнее всего.

Предел сквозной прокаливаемости

300M применяют для силовых деталей с сечением до 3,5 дюйма (89 мм) включительно, если требуется сквозная прокаливаемость с твердостью не ниже 52 HRC и строгий магнитопорошковый контроль. Для сечений больше этого предела прокаливаемость 300M может оказаться недостаточной, и выбор материала пересматривают.

Чем отличаются стали 300M и D6AC

Обе стали работают на близком уровне прочности, но различаются легированием и назначением:

300M: модификация 4340 с высоким кремнием и никелем, основной материал шасси, требования AMS к макроструктуре и поперечным свойствам;
D6AC: больше молибдена и хрома, меньше никеля, отличается глубокой прокаливаемостью и применяется в деталях большего сечения.