Методы закалки стали 40х и их особенности. Как закалить сталь 40х в домашних условиях

image

Нержавеющая сталь 40Х13 является одним из современных продуктов металлургии. Она разработана в качестве нового материала с неповторимыми свойствами. Одной из характерных особенностей его является сложность при термообработке, однако именно данная процедура способствует улучшению качеств металла. Технические характеристики обусловлены не тщательно выверенным соотношением компонентов, а закалкой и прочими способами обработки материала температурой. Мягкость стали 40Х13 не является причиной невозможности заточки, поэтому он используется в промышленности и быту.

Холодная прокатка практически не осуществляется. Смягчает обработку после пластической деформации отжиг при температуре 750-800 градусов, а также охлаждение в печи и на воздухе с постепенным понижением температуры с 500 градусов до нормальных условий. После этого осуществляется закалка при температуре 950-1000 градусов с последующим охлаждением в масляной ванне или на воздухе. Это обеспечивает твердость и антикоррозионные качества материала.

Вернуться к содержанию

Расшифровка стали 40Х13 позволяет получить основную информацию о материале:

  • 40 – 0,4% углерода;
  • Х13 – 13% хрома.

Вернуться к содержанию

В некоторых случаях наименование стали выглядит по-другому: 4Х13. Она относится к устойчивым к действию коррозии материалам, способным сохранять свои качества при эксплуатации в условиях повышенных температур. В качестве альтернативного металла российского производства выступает 30Х13 с уменьшенным количеством углерода. В состав стали 40Х13 входят:

  • углерод в количестве 0,4%;
  • хром – 13%;
  • примеси и вспомогательные элементы – до 0,8%.

image

Из данного материала можно изготовить:

  • пружинные механизмы, крепежи, валы подшипников;
  • детали для работы при воздействии агрессивных веществ и при t < 450 градусов;
  • инструменты, используемые в медицине;
  • детали для резки;
  • измерительный инструментарий.

Для изготовления нержавеющей стали 40Х13 используются индукционные печи, плавление состава осуществляется при t = 1500-1600 С. Это гарантирует деформацию компонентов и соединение их между собой. Чтобы исключить дефекты стали, применяются различные типы и температура обработки. Максимальный эффект от использования металла в сложных условиях работы наблюдается при шлифовке поверхности.

Ограничение на изготовление деталей распространяется только на те конструкции, которые в будущем будут подлежать сварке.

Вернуться к содержанию

Сталь 40Х13 характеризуется технологичностью при горячей пластической деформации, при этом температура должна быть в пределах 850-1100 градусов. Несоблюдение правил обработки может привести к потере металлом части особенностей и характеристик, например, твердости. Для исключения такого риска предусматривается небольшая скорость нагрева. Температура 830 градусов позволяет осуществлять прокатку или ковку. Остывание также должно происходить медленно. Холодная деформация может привести к нарушению целостности материала и появлению ряда других дефектов, поэтому она практически не используется.

По характеристикам нержавеющая сталь 40Х13 похожа на углеродистую, однако разная микроструктура является причиной повышенной сложности обработки первого типа металла. При фрезеровке и заточке основными проблемами являются:

  • малая износостойкость материала;
  • удаление отходов обработки;
  • упрочнение, обусловленное резкой.

Механическая обработка предполагает образование спиралевидной стружки. Это требует использования стружколомов, в которые монтируется режущий инструмент.

Малая теплопроводность стали марки 40Х13 является преимуществом во время эксплуатации, а при заточке – причиной увеличения трудозатрат. При обработке происходит локальное повышение температуры, что приводит к развитию наклепа и упрочнению. В результате долговечность изделия снижается, а последующая обработка становится более сложной.

Карбидные и прочие соединения в составе приводят к увеличению размера зерна. При обработке металла происходит выход из строя инструмента для заточки, что увеличивает продолжительность обработки. Чтобы свести такие риски к минимуму, обычно используют инструмент с нанесенным слоем карбида вольфрама или подобного по свойствам состава.

Марка 40Х13 характеризуется максимальной устойчивостью к коррозии после закалки при температуре, обеспечивающей полное растворение карбидов. При увеличении температуры отпуска прослеживается обратный эффект, что обусловлено образованием карбидов хрома. Устойчивость к коррозии 30Х13 выше, чем 4Х13. Отпуск при 600 градусах является причиной кратковременного снижения устойчивости к корродированию. Однако данный эффект исчезает при дальнейшем отпуске. При этом антикоррозионные свойства стали в закаленном и низкоотпущенном состоянии остаются более высокими.

Наибольшая эффективность от использования материала обеспечивается при термообработке посредством отпуска при 200-400 градусах или 600-650 градусах. В последнем виде металл принадлежит к разряду конструкционных.

Вернуться к содержанию

Первостепенные характеристики стали 40Х13 представлены:

жаростойкостью до 600 градусов;
твердостью по НВ 143-229 МПа;
температурой ковки и плавления 1500-1600 градусов;
удельным весом 7680 кг/м3;
мартенситным превращением 270-80 градусов.

Для сварных конструкций металл не используется.

Вернуться к содержанию

Цена стали 40Х13 составляет порядка 225 руб. за кг. Окончательная стоимость определяется на основании объема заказа.

Вернуться к содержанию

Особенности материала позволяют использовать его в авиастроении. Это обусловлено высокой прочностью, устойчивостью к перепадам температуры, малым весом. Материал используется для изготовления деталей двигателей, а также для создания отдельных частей фюзеляжа.

Еще одно наименование стали – ножевая. При мягкости материала можно обеспечить повышение его твердости до 57 HRC путем термообработки. Поэтому одной из областей применения стали 40Х13 является изготовление ножей. Они могут использоваться дома, на охоте, рыбалке и т.д. Это обусловлено отсутствием коррозии на изделии, а также простотой ухода.

Вернуться к содержанию

В качестве основных прокатных элементов выпускается:

  • листовой материал (Госстандарт 5582-75),
  • пруток (Госстандарт 18907-73),
  • проволока (Госстандарт 18143-72).

Вернуться к содержанию

В состав металла после закалки входят аустениты, мартенситы, карбиды. При t > 1050 С значительно снижается твердость, что обусловлено приближением материала к аустенитному состоянию. При t < 500 С твердость снова становится высокой, что обусловлено минимальным количеством карбидов.

Термообработка стали 40Х13 имеет свои особенности, которые являются гарантом приобретения основных технических качеств, в т.ч. устойчивости к действию коррозии. Последним этапом является закалка при t = 950-1000 градусов и охлаждение в масляной ванне или на воздухе. При выполнении требований к обработке и последовательности проведения операций гарантируется повышение твердости и антикоррозионных качеств.

Вернуться к содержанию

К иностранным аналогам стали 40Х13 относятся:

  • китайская 4С13;
  • польская 4Н13;
  • шведская 2304, 2314;
  • немецкая 1.4031;
  • американская 420.

Стоит посмотреть также следующие марки:

  • 40ХН;
  • 12Х18Н10Т;
  • М390.

Создать марку стали с идеальной структурой не представляется возможным, поэтому производители стремятся вывести сплавы с оптимальными характеристиками, предназначаемые для определённых целей. Например, можно сравнивать ножи из мягкой стали, который легче заточить, и ножи из твёрдого материала, отличающегося устойчивостью к механическим воздействиям, но трудно поддаваемого заточке. Такой анализ позволяет выбрать необходимый инструмент в зависимости от задачи, поставленной перед режущим инструментом.

Лист стали 40Х13.

Характеристики стали

Сталь — мартенситного класса, предназначена для деталей, работающих при температурном диапазоне до 450 градусов, а также в коррозионных средах. Относится к группе Х13. Отсутствие никеля уменьшает образование карбидов, что способствует стабильности механических свойств. Количественный состав дополнительных легирующих элементов одинаков по группе. Это позволяет иметь ряд механических и химических свойств в результате применения технологии термообработки:

  1. Коррозионная устойчивость.
  2. Жаропрочность.
  3. Жаростойкость.
  4. Износостойкость.

Стойкость к коррозии обеспечивает содержание мартенсита, карбидов и остаточного аустенита в закаленном состоянии микроструктуры. Отличается повышенной устойчивостью к вибрации и знакопеременным нагрузкам, которые возникают у изделий, работающих до температуры выше 300 градусов Цельсия.

Для материала такого класса получить сочетание прочности и твердости — не просто. Чем выше твердость, тем более хрупкие становятся детали, а при нагрузках на удар они будут склонны к образованию трещин.

Читайте также:  Сталь 40хн — характеристики, термообработка, применение

Термическую обработку применяют в зависимости от условий работы изделия. Для валов и осей, работающих в условиях механического и коррозионного износа во влажной среде, применяют нормализацию с выдержкой и высоким отпуском. Для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам при эксплуатации, применяют ступенчатую закалку с высоким отпуском, количество циклов зависит от требуемой твердости поверхности.

Показатель твердости поверхности для ножа 40-60 HRC. Рабочий диапазон 52-58 HRC. Сталь 40Х13 трудно поддается закалке. Но можно добиться 57 HRC. Состояние поставки обеспечивает твердость проката до 229 HB.

Хорошо подвергается горячей деформации — ковке при режиме медленного нагрева и охлаждения. Холодная деформация ограничена.

Сплав выпускается в горячекатаном виде. Бывает листовой, фасонный, сортовой прокат, калиброванный пруток, полоса, лента, проволока.

Технологические свойства стали 40Х13

Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 1100 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.

Сталь 40Х13 плохо подвергается холодной деформации.

Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.

Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:

  • упрочнение, возникающие в процессе резания;
  • удаление отходов обработки;
  • ускоренный износ режущего инструмента.

Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления — стружколомы.

Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.

Еще одно свойство 40Х13 — это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.

Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.

Аналоги стали и область применения

4Х13 — старое название. Существуют зарубежные аналоги, отличающиеся чистотой сплава, отсутствием или наличием примесей.

Читайте также:  Медный цвет волос: выбираем оттенок, краску, подбираем гардероб

Зарубежные аналоги разных поставщиков: американские AISI420, японские SUS420J2, французские X40Cr14, английские 420S45, итальянские X40Cr14, испанские F.3404, китайские 4C13, польские 4h23, чешские 17024. Все аналоги имеют похожие характеристики.

Область применения:

  1. Мерительный инструмент.
  2. Режущий инструмент.
  3. Предметы домашнего обихода.
  4. Медицинские инструменты.
  5. Валы.
  6. Пружины.
  7. Подшипники.
  8. Мерительные приспособления для ковочного производства.
  9. Детали компрессорных установок.
  10. Режущие ножи аппаратов для горячей штамповки.

Существующие аналоги

Производством стали с аналогичными свойствами занимаются все развитые страны. В разных странах она имеет свою маркировку:

  • в США это сталь, которая имеет маркировку AISI 420;
  • в Германии аналогами нашей стали является целая линейка (от X38Cr13 до X46Cr13);
  • Китай производит сталь под маркой 4С13;
  • в Японии это сталь SUS 420J2;
  • во Франции, тоже имеется целая линейка со схожими характеристиками. Это X40Cr14, Z33C13, Z38C13M, Z40C13, Z40C14, Z44C14, Z50C14.

SUS 420J2

AISI 420

Химический состав аналога 40х13 AISI 420

Все эти аналоги имеют хорошие антикоррозийные показатели. Они могут длительное время выдерживать воздействие с такими слабоагрессивными жидкостями, как спиртосодержащие напитки, вино и даже коньячный спирт.

Недостатки использования

К недостаткам деталей, изготовленных из 40Х13 можно отнести:

  • Неустойчивость к агрессивным средам.
  • Плохая свариваемость деталей.
  • Для достижения необходимого показателя твердости необходимо применять многоступенчатую закалку с отпуском.
  • Не использовать на твердой поверхности.
  • Не рекомендовано хранить в сырых условиях, деталь подвергается точечной коррозии.

Появление коррозионных точек, из-за неправильного хранения, уберет повторная заточка, что относят к недостаткам и преимуществам стали.

Применение стали 40Х13

Уникальные свойства стали этой марки позволили применять её в авиастроении. Дело в том, что эта отрасль постоянно нуждается в материалах, которые обладают высокой прочностью во время работы при высоких температуре, например, в авиационном двигателе. Кроме того, в современной авиационной технике детали, выполненные из этой стали, применяют в силовых элементах конструкции фюзеляжа и пр.

Кстати, неофициальное название стали 40Х13 — ножевая. Несмотря на то что этот материал относительно мягок, при проведении правильной термической обработки он показывает хорошую твёрдость — 57HRC.

Читайте также:  Какого цвета бывает золото: драгоценная палитра

Ножи, выполненные с маркировкой 40х13, пользуются популярностью и домохозяек, и у охотников, рыбаков и пр. Все дело в том, что ножи, выполненные из этого материала, не ржавеют и не нуждаются в особом уходе.

Как изготовить нож из стали 40Х13

Технология изготовления ножа из стали 40Х13 такая же, как для других марок сталей. Если делать свой первый клинок, то сталь 40Х13 нужна, чтобы освоить технологический процесс.

Заготовка должна быть откована, желательно заданной конфигурации. Процесс ковки упрочняет структуру, что хорошо скажется на свойствах режущей части.

На поковку наносится шаблон будущего лезвия, вырезается по контуру. Резка производится только в отпущенном состоянии заготовки, с одновременным охлаждением. Нельзя допускать перегрева при резании.

Предварительно обрабатываются и затачиваются кромки, плоскость до нужных размеров, сверлятся отверстия в рукоятке для установки крепления штифтов. Производится термообработка (закалка, отпуск) для придания твердости и пластичности.

Заготовка шлифуется с обязательным охлаждением. Перегрев отпустит сталь, уменьшит прочность. Полируется до блеска.

Изготовленная деревянная ручка устанавливается на штифтах. Ее клеят на эпоксидный клей, шлифуют до гладкости, чтобы хорошо сидела в руке, обрабатывают маслом. Масло защищает от влажности, придает деревянной ручке красивый вид. Окончательная шлифовка режущей кромки лезвия. Удобный и практичный нож готов.

Химический состав стали

  • количество углерода (С) в сплаве составляет от 0,36 до 0,45 процента;
  • другая составляющая – кремний (Si). В процентном соотношении его количество не превышает 0,8. Столько же содержится марганца (Mn);
  • устойчивость к коррозии придаёт легирующий компонент хром (Cr). От 12 до 14 процентов – отличный показатель;
  • не обошлось без примесей в виде серы (S) – до 0,025%, и фосфора (P) – до 0,030%;

Подробно о нагреве металла

Если следовать технологии, то закалка металла требует проведения 3 этапов:

  • Нагрев стали;
  • Выдержка. Благодаря выполнению этой операции удается довести до конца все структурные превращения и обеспечить выполнение сквозного прогрева;
  • Охлаждение.

Если приходится иметь дело с конструкциями, выполненными из углеродистых сталей, то их закалку проводят в камерных печах. Особенностью этой процедуры является отсутствие необходимости в предварительном подогреве. Это связано со способностью материала прекрасно переносить такие неприятные явления, как коробление и растрескивание. Если необходимо закаливать такие сложные конструкции, как резкие переходы и тонкие грани, то здесь без предварительного подогрева не обойтись. Подобная процедура может быть выполнена двумя способами:

  • С использованием соляных печей, в которые заготовку нужно погрузить на 3-4 секунды в три приема;
  • При помощи отдельных печей, в которых следует создать температурный режим 400- 500 градусов Цельсия.

Важным моментом закалки металла является то, что эта процедура должна проводиться при равномерном нагреве. Бывает так, что в течение одного приема такую задачу невозможно решить. В этом случае следует выдержать условия для проведения сквозного прогрева. Особое внимание следует уделить количеству изделий, которые планируется закаливать. С увеличением их количества необходимо увеличивать длительность их прогрева. Скажем, если закалке будет подвергаться дисковая фреза, имеющая диаметр 2,4 см, то ее необходимо нагревать в течение 13 минут. Если подобной обработке планируется подвергать десяток аналогичных изделий, то время нагрева должно быть увеличено до 18 минут.

Закалка стали 40Х

При сильном нагреве практически все материалы изменяют свои физические характеристики. В некоторых случаях нагрев проводится целенаправленно, так как подобным образом можно улучшить некоторые эксплуатационные качества, к примеру, твердость. Термическая обработка на протяжении многих лет используется для повышения твердости поверхности стали.

Выполнять закалку следует с учетом особенностей металла, так как технология повышения твердости поверхности создается на основании состава материала. В некоторых случаях провести закалку можно в домашних условиях, но стоит учитывать, что сталь относиться к труднообрабатываемым материалам и для придания пластичности нужно проводить сильный нагрев до высоких температур при помощи определенного оборудования.

В данном случае рассмотрим особенности нагрева стали 40Х для повышения пластичности и проведения закалки или отпуска.

Круг из стали 40Х

Любой кухонный режущий инструмент из металла должен отвечать целому ряду требований, в первую очередь, гигиеническим. Очевидным выбором здесь стала нержавейка, т.е. коррозионно-стойкая, высоколегированная, жаропрочная сталь повышенной прочности и твердости марки 40х13. Её часто называют ножевой сталью, однако идет данный материал не только на изготовление ножей, но и на производство шариковых подшипников, рессор, пружин и всевозможного мерительного инструмента.

Микроструктура подобного сплава в его закаленном состоянии включает карбиды, мартенситы и небольшое процентное содержание остаточного аустенита. Всё это обеспечивает высокий уровень коррозионной стойкости (выше только у нержавейки 30Х13). При этом данный материал не является свариваемым, а выплавляется он в открытых электродуговых или индукционных печах при t=850-1100°C. Во избежание деформаций металла сталь 40х13 нагревают относительно медленно, после чего так же медленно охлаждают с помощью песка.

Характеристики стали марки 40х13

Химический состав ножевой стали 40Х13 представлен на следующей диаграмме: Закалка данного материала производится при температуре 1030-1050oC, при ковке же металл приходится нагревать до 1200оС. По окончании механической обработки сталь 40х13 сечением не более 200 мм дополнительно подвергается низкотемпературному отжигу. Твердость готового обработанного материала составляет 143-229 МПа (HB 10-1), а удельный вес 7650 кг/м3.

В целом, физические свойства стали 40X13 делают её похожей на большинство инструментальных сталей. Она незаменима при изготовлении бытового и хирургического режущего инструмента, однако не менее популярна в производстве:

  • осей
  • втулок
  • валов
  • корпусов
  • лопастей турбин
  • болтов
  • гаек
  • карбюраторных игл и т.п.

Заметим, что любые изделия из данного металла способны длительно находится в любых коррозионных средах, температура которых достигает 400-450°С.

Применение стали 40X13

Высокая коррозионная стойкость марки стали 40х широко востребована авиаконструкторами, которые нуждаются в материале, дополнительно обладающем повышенной прочностью и используемом для производства деталей, работающих на износ в условиях огромных механических нагрузок.

Несмотря на своё название, эта ножевая сталь имеет удовлетворительную стойкость ножевой кромки. Она относительно мягкая, однако при качественной закалке способна демонстрировать отличную твердость (57 HRC). С другой стороны, мягкость металла позволяет легко затачивать ножи, в то время как антикоррозионная устойчивость становится главным критерием выбора при поиске лучшего материала для ножей, используемых дайверами, рыбаками или водолазами. Ножи из стали 40х13 никогда не ржавеют, не нуждаются в каком-либо уходе, именно поэтому сегодня данный материал идет на изготовление самого разного режущего инструмента хозяйственно-бытового и сувенирного назначения. При этом его получение не связано с серьезными затратами, что позволяет отнести сталь 40х13 к разряду дешевых нержавеющих металлов.

Общие сведения

Заменитель
Сталь 30Х13
Вид поставки
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69.

Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73.

Лист тонкий ГОСТ 5582-75.

Проволока ГОСТ 18143-72.

Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76, ГОСТ 18968-73.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Назначение
Режущий, мерительный инструмент, пружины, карбюраторные иглы, предметы домашнего обихода, клапанные пластины компрессоров и другие детали, работающие при температуре до 400-450 °С, а также детали, работающие в коррозионных средах. Сталь коррозионно-стойкая мартенситного класса.

Химический состав

Химический элемент %
Углерод (C) 0.35-0.44
Кремний (Si), не более 0.8
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn), не более 0.8
Никель (Ni), не более 0.6
Титан (Ti), не более 0.2
Фосфор (P), не более 0.030
Хром (Cr) 12.0-14.0
Сера (S), не более 0.025

Механические свойства

Механические свойства

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σB, МПа δ5, % HB HRCэ
Прутки. Закалка 1000-1050 °С, масло. Отпуск 200-300 °С, охлаждение на воздухе или в масле. образцы >52
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность 1-30 590-810 10
Прутки отожженные >5 143-229
Листы горячекатанные или холоднокатанные. Отжиг или отпуск 740-800 °С (образцы поперечные) <3,9</td> 550 15
Проволока термообработанная 1-6 590-880 10

Механические свойства при повышенных температурах

t испытания, °C t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HB
Закалка 1000 °С в масло.
200 1620 1840 1 2 19
350 1450 1710 11 22 25
500 1390 1680 7 9 19
700 500 780 35 59 71 217
Закалка 1030-1050 °С, воздух. Отпуск 530 °С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе.
20 1420 1670 6 34 11
410 1310 1360 7 36
470 960 1130 12 45 6
510 980 1070 12 49
Закалка 1050 °С, воздух. Отпуск 600 °С, выдержка 3 ч.
20 890 1120 13 32 12
200 810 940 11 40 49
300 710 900 10 39 69
400 670 780 12 45 73
500 470 520 20 77 78
600 255 300 21 84 118
Закалка 1050 °С, воздух. Отпуск 650 °С, выдержка 3 ч. При 20 °С НВ 277-286
20 710 930 14 42 24
400 93
450 540 640 15 44
500 540 18 67 132
Образец деформированный диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с.
800 120 130 64 96
900 100 125 68 92
950 74 90 84 96
1000 51 75 70 98
1050 45 57 73 100
1100 43 53 60 98
1150 34 40 64 100
1200 27 35 60 100

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2 HRCэ
Закалка 1000 °С в масло.
200 1620 1840 1 2 19 52
350 1450 1710 11 22 25 50
500 1390 1680 7 9 19 51
700 500 780 35 59 71

Механические свойства при 20 С в завис. от тепловой выдержки

Термообработка, состояние поставки σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/м2
Закалка 1050 °С, масло. Отпуск 550 °С, выдержка 10 ч
Без тепловой выдержки 940 1140 13 48 21
Тепловая выдержка 470 °С, 1000 ч 870 1080 11 43
Тепловая выдержка 470 °С, 3000 ч 900 1080 13 42 23
Закалка 1050 °С, масло. Отпуск 600 °С, выдержка 3 ч
Без тепловой выдержки 890 1120 13 32 11
Тепловая выдержка 450 °С, 5000 ч 820 1080 12 28-31
Тепловая выдержка 450 °С, 10000 ч 840 1000 13 25-33
Закалка 1050 °С, масло. Отпуск 530 °С, выдержка 6 ч
Тепловая выдержка 470 °С, 500 ч 930 1100 13 47 15
Тепловая выдержка 470 °С, 1000 ч 880 1060 14 46
Тепловая выдержка 470 °С, 5000 ч 750 990 14 37 22

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1200 °C, конца 850 °C. Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость
не применяется для сварных конструкций.
Обрабатываемость резанием
В закаленном и отпущенном состоянии при НВ 340 и σB = 730 МПа Ku тв.спл. = 0,6, Ku б.ст. = 0,4.

Температура критических точек

Критическая точка °С
Ac1 820
Ac3 870
Ar1 780
Mn 270

Ударная вязкость

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

Состояние поставки, термообработка +20 -78
Пруток диаметром 55 мм. 54 7

Предел выносливости

σ-1, МПа σB, МПа Термообработка, состояние стали
 370  880 НВ 270

Коррозионные свойства

 Среда Температура испытания, °С Длительность испытания, ч Глубина, мм/год
 H2SO4 концентрированная  20  720  0,01
 H2SO4 63,4 % раствор  40  24  5,27
 Аммиак, 24 %  20  720  0,0032

Физические свойства

Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 214 208 202 194 185 173 160
Плотность, ρn, кг/см3 7650 7630 7600 7570 7540 7510 7480 7450 7420
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 25 26 27 28 29 29 29 28 28 29
Уд. электросопротивление (ρ, НОм · м) 786 830 890 950 998 1046 1122
Температура испытания, °С 20- 100 20- 200 20- 300 20- 400 20- 500 20- 600 20- 700 20- 800 20- 900 20- 1000
Коэффициент линейного расширения (α, 10-6 1/°С) 10.7 11.5 11.9 12.2 12.5 12.8 13.0 13.2
Удельная теплоемкость (c, Дж/(кг · °С)) 452 477 502 528 553 578 620 666 691

Условные обозначения

Механические свойства
σB временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2 предел текучести условный, МПа
σсж предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2 предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05 предел упругости, МПа
σизг предел прочности при изгибе, МПа
σ-1 предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10 относительное удлинение после разрыва, %
ψ относительное сужение, %
ν относительный сдвиг, %
ε относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1 предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB твёрдость по Бринеллю
HV твёрдость по Виккерсу
HSD твёрдость по Шору
Физические свойства
E модуль упругости нормальный, ГПа
G модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn плотность, кг/м3
λ коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ удельное электросопротивление, Ом∙м
α коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)

Поделиться:

Основные характеристики

Сталь 40Х13, иногда её обозначают как 4Х13, относят к коррозионно-стойким, жаропрочным маркам. Отечественным заменителем является сталь 30Х13. В химический состав этого материала входят:

  • углерод до 0,45%;
  • хром до 14%;
  • остальные материалы (кремний, марганец и пр.) до 0,8%.

Такой состав позволяет изготавливать из этой стали следующую продукцию:

  • режущий и мерительный инструмент;
  • медицинский, в том числе и хирургический инструмент;
  • элементы конструкций, работающих в слабых агрессивных средах.
  • пружины, крепёжные изделия, валы подшипники, способные работать в агрессивных средах, в том числе и при температурах до 450 ºC.

Этот материал получают в открытых печах. Чаще всего применяют индукционные печи. Плавку стали производят при температурах от 850 до 110 градусов цельсия. Такой режим обеспечивает её полную деформацию. Для предотвращения образования трещин и других дефектов применяют различные температурные режимы, применяемые попеременно. Кстати, для применения деталей из марки 40Х13 в агрессивных средах, в целях повышения её стойкость к коррозионному воздействию, рекомендуется шлифовать их поверхность.

Сталь этой марки недопустимо применять для создания конструкций с применением любых видов сварки.

Аналоги

Среди импортных аналогов стали марки 40х13 можно назвать следующие:

  • США — 420;
  • Германия — 1.4031;
  • КНР — 4С13.

ГОСТ

Металлургическая промышленность выпускает следующий сортамент — лист (ГОСТ 5582-75), пруток ГОСТ 18907-73, проволоку (ГОСТ 18143-72).

Читайте также:  Особенности заточки вольфрамового электрода для аргоновой сварки

Химический состав 08Х13

Что касается химического состава, то в сталь марки 08Х13 входят следующие вещества, в процентах (не более):

  • углерод (С) — 0,08;
  • марганец (Mn) — 1,0;
  • кремний (Si) — 1,0;
  • фосфор (Р) — 0,045;
  • сера (S) — 0,045;
  • хром (Cr) — до 30 (минимальное количество – 10,5);
  • титан (Ti) — 0,75 (минимальное – 0,6).

Количество углерода, входящего в состав жаропрочной стали 08Х13, очень маленькое, оно составляет всего до 0,03 процента. Но в то же время данная сталь отличается высокой стойкостью к различным видам коррозии, включая и способность противостоять межкристаллической коррозии. И если сравнивать марку 08Х13 со сталью марки 08Х13, то характеристики и свойства у нее намного лучше. А это означает, что ее можно успешно использовать в тех областях, где нашла свое применение марка 08Х13.

За счет небольшого количества присутствующего углерода и наличия титана, 08Х13 очень пластичная, к тому же в ее структуре мартенсит отсутствует. После проведенных испытаний стало известно, что ее пластичность находится на уровне 34,5 процента. Углерод отрицательно воздействует на все основные характеристики нерж. стали, поэтому для улучшения ее свойств в состав добавляют больше хрома. Например, если в стали содержание углерода 0,15-0,20 процента, то количество хрома должно быть не менее 13-14.

Термообработка стали

Свои уникальные свойства, в частности, повышенную стойкость к коррозии, марка 40Х13 получает в результате сложной термической обработки.

После закалки, составляющими компонентами стали 40Х13 являются:

  • карбиды;
  • мартенситы;
  • остатки аустенитов.

Надо отметить, что при температуре порядка 1050 ºC сталь теряет свою твердость. Это вызвано в первую очередь тем, при таком режиме растёт количество аустенита. Но при понижении температуры до 500 ºC твёрдость возвращается. Это обусловлено тем, что происходит удаление карбидов из структуры стали.

Финишная термообработка (закалка) производится при температуре 950 — 1000 ºC, с последующим охлаждением в масле или на воздухе. При соблюдении всех технологических режимов сталь получить требуемую твёрдость и коррозионную стойкость.

Общие сведения

Любой сплав в основном состоит из углерода и железа. Точные рассчитанные пропорции позволяют сделать любой кусок “железа” в надежный и универсальный сплав, который может быть применен в изготовлении ножей и других приспособлений. Дополнительно состав имеет легированные добавки, которые также играют важную роль и всячески улучшают качество материала.

Свойства и функции стали в большей мере зависят от технологии изготовления и дополнительных примесей. Ее делают в разных вариациях, например, композитной, в которую входит несколько слоев. В отдельных случаях их может быть несколько десятков или сотен. Поскольку помимо железа при изготовлении ножевых изделий добавляют еще хром и углерод, то правильное соотношение может дать в результате надежную сталь с сохраненными и заранее продуманными свойствами.

——————————————————

Охотники и рыбаки, а так же туристы к плюсам стали 65х13 относят возможность быстрой заточки металла в «полевых условиях».

——————————————————

Сталь 65х13 — наиболее распространенная и ходовая стал в производстве ножей. Материал имеет все необходимые свойства и приемлемую цену. Он относится к нержавеющей стали, поэтому является отличным вариантом для производства изделий самого разного предназначения. Наличие буквы Х посредине названия гласит о наличии хрома, который придает устойчивость к факту коррозии.

image

Читайте также:  Трос для прочистки труб: как быстро устранить засор в канализации

Технологические свойства стали 40Х13

Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 1100 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.

Сталь 40Х13 плохо подвергается холодной деформации.

Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.

Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:

  • упрочнение, возникающие в процессе резания;
  • удаление отходов обработки;
  • ускоренный износ режущего инструмента.

Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления — стружколомы.

Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.

Еще одно свойство 40Х13 — это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.

Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.

Свойства и область применения стали 65Х13

Ещё одна сфера применения рассматриваемой стали – медицина. Из неё получаются надёжные медицинские инструменты, рассчитанные на длительный период эксплуатации. По своим основным характеристикам сталь 65Х13, цена которой в компании МСК является общедоступной, очень напоминает американскую сталь марки 425mod. На закалку обе эти стали реагируют одинаково положительно, заметно улучшая свои изначальные свойства и приобретая твёрдость до 59 HRC.

Технические характеристики и стоимость стали 65Х13

В рассматриваемой нами стали не так много легирующих присадок. Главной из них, как мы уже сказали, является хром, который повышает устойчивость сплава к воздействию влаги, температурных перепадов, химии и некоторых других внешних воздействий. У этого сплава есть и другие преимущества:

  • высокая сопротивляемость механическому воздействию;
  • хорошая пластичность;
  • широкая сфера использования;
  • экологическая безопасность;
  • ценовая доступность.

Итак, качественную сталь 65Х13 купить по общедоступной цене вы можете в МСК. Пишите и звоните нам в любое время. Наши менеджеры оперативно реагируют на все обращения клиентов. Гарантируем вам оперативную доставку заказа.

ГОСТы и ТУ на сталь 65Х13

ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки»; ТУ 14-131-764-88 ; ТУ 14-131-844-91 ; ТУ 14-1-3760-84 ; ТУ 14-1-3918-85 ; ТУ 14-1-4105-86 ; ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.»; ТУ 14-11-245-88 «Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.»; ОСТ 3-1686-90 «Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.»;

Химический состав стали 65Х13

C Cr Fe Mn P S Si
0,60-0,70 12-14,0 Осн. 0,25-0,80 ≤0,030 ≤0,025 0,2-0,5

Механические свойства стали 65Х13

Нормированные механические свойства при 20°С

ТУ Вид продукции Состояние поставки σв, Н/мм² δ5, % Твердость HV
ТУ 14-1-4105-86 Лента 0,1 мм Нагартованное 888-1127 280-320
ТУ 14-131-764-88 Лента 0,4 мм Нагартованное 220-280
45.75pt; border-top: none; width: 48pt; text-align: center;» width=»64″> ТУ 14-1-3918-85 Подкат 3 мм Термически обработанное <� 785</td> <� 18</td> < 97HRB

Механические свойства при 20 °С (лента толщиной 3 мм в различном состоянии)

Состояние ленты (подката) σв, Н/мм² δ5, % Твердость НV
Горячекатаная 1009-1147 7,5-12,5
После полного отжига 657-774 18-25 87-88
Механические свойства при °С, повышенных и высоких температурах Влияние холодной деформации (прокаткой) на механические свойства при °С (исходная толщина 1,5мм отжиг)
tисп, °С σв, Н/мм² σ0,2, Н/мм² δ5, % tисп, °С σв, Н/мм² σ0,2, Н/мм² δ5, %
20 820 670 20 720 430 29
400 450 320 18 10 900 500 11
500 310 200 20 15 950 800 8
600 290 170 34 1050 1000 6
650 100 100 1100 1050 5
700 100 80 80 60 1200 1150 4
750 99 1300 1200 3
800 80 60 80 1400 1300 3
900 60 45 85 1500 1400 3
1000 60 90 1640 1550 3
1100 34 95 1700 1650 2

Применение стали 40Х13

Уникальные свойства стали этой марки позволили применять её в авиастроении. Дело в том, что эта отрасль постоянно нуждается в материалах, которые обладают высокой прочностью во время работы при высоких температуре, например, в авиационном двигателе. Кроме того, в современной авиационной технике детали, выполненные из этой стали, применяют в силовых элементах конструкции фюзеляжа и пр.

Читайте также:  Как найти металл под землей без металлоискателя?

image

Кстати, неофициальное название стали 40Х13 — ножевая. Несмотря на то что этот материал относительно мягок, при проведении правильной термической обработки он показывает хорошую твёрдость — 57HRC.

image

image
image
image
image
image

Состав и расшифровка стали марки 65×13

Любая сталь состоит из 2 основных элементов – железа и углерода. Для изготовления материала с необходимыми характеристиками используют специальные добавки – легирующие элементы. В зависимости от количества основных и добавочных компонентов, соблюдения технологии производства, получают материал с требуемыми свойствами.

Первые цифры в названии марки стали указывают на содержание углерода в сотых долях процента, далее после букв, обозначающих добавку, указывают содержание соответствующего легирующего элемента в процентах. Согласно обозначению, 65Х13 состоит из 0,65% углерода и 13% хрома (Х), остальных добавок менее 1%, в названии они не указываются.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий