Сталь 40х13: состав, свойства, способы обработки, применение

Каждая из разработанных марок стали предназначена для решения определённого класса технических задач. Она имеет свой химический состав, обладает определёнными механическими свойствами.

Например, сталь 40х13 относится к категории нержавеющих жаропрочных мартенситных сталей коррозионно-стойких. Иногда в обиходе её называют «ножевая». Она и её аналоги обладают схожими характеристиками.

Им присущи хорошие механические свойствами, высокая стойкость к коррозии (даже в слаброагрессивных средах). Эти специфические свойства определяют область её применения.

Она выпускается в виде следующих изделий:

• прокатный лист (различной толщины);
• лента (различной ширины);
• заданный сортовой прокат;
• различной толщины проволоку.

Листовая сталь 40х13

Состав и свойства

В состав стали марки 40х13 кроме основных компонентов входят следующие химические элементы: хром (14%), углерод (не превышает 0,45%), на остальные элементы кремний и другие приходится не более 0,8%, что соответствует ГОСТ 5582-75.

Химический состав стали

Основными химическими элементами, входящими в состав, являются: железо, углерод, кремний, марганец, хром, сера и фосфор. Процент содержания углерода в этой стали (в зависимости от выпуска) изменяется в интервале 0,36-0,45%. Эту сталь относят к классу среднеуглеродистых.

Химический состав стали 40х13

Химическая микроструктура в закалённом состоянии включает в себя мартенситы, карбиды и остаточное содержание аустенита. Именно эти элементы обеспечивают хорошую коррозионную стойкость. Более высокие показатели присущи только нержавеющей стали марки 30х13.

Механические свойства

Механические свойства стали 40х13 определяются её составом и способом обработки. После проведения специальной смягчающей обработки и последующего отпуска при температуре около 740 градусов удаётся повысить предел прочности и достичь значения в 560 МПа.

Эта обработка позволяет добиться относительного удлинения более 15%, что очень важно для дальнейшей механической обработки. Если это сталь горячекатаная с последующей ковкой и калибровкой, то её твердость достигает 229 НВ. После проведения процедуры закалки твердость по Роквеллу превышает 55 HRC единиц.

Плотность этой марки стали равна 7,68 г/см 3 .

Механические свойства стали 40х13

После проведения последовательной закалки и постепенного низкого отпуска эта марка стали приобретает хорошие антикоррозийные свойства. Единственным ограничением в этой области является долгое применение в условиях приморской атмосферы или в солёной морской воде.

На основании приведенных физических свойств, марку 40х13 можно отнести к классу инструментальных сталей.

Область применения

Благодаря своим характерным свойствам сталь 40х13 применяется в таких отраслях промышленности как:

• авиационная;
• машиностроение (в том числе автомобилестроение);
• металлообработка;
• производство оборудование для пищевой промышленности;
• медицине;
• изготовление бытовых приборов и устройств.

При производстве вертолётов и самолётов из неё изготавливают отдельные элементы конструкции фюзеляжей.

В машиностроении и автомобилестроении её применяют для изготовления: валов, различных втулок, корпусов, лопастей турбин, игл для карбюраторов автомобильных двигателей, пружин, подшипников.

Она активно используется для производства большого разнообразия метизной продукции (болтов и гаек).

Особое место она занимает при производстве бытовых и медицинских режущих инструментов. При проведении качественной закалки из стали 40х13 получаются хорошие ножи и скальпели.

Поэтому она получила название медицинской стали. В этом случае твёрдость этих инструментов по шкале Роквелла может достигать 58 HRC единиц.

Эти инструменты хорошо поддаются заточке, они практически не ржавеют и не требуют дополнительного ухода.

  Нержавейка 316 l характеристика и применение

Кроме этих свойств, отмечают, что эта марка металла абсолютно не флокеночувствительна.

Способы обработки

Рассматриваемая сталь подвергается двум основным видам обработки: термической и механической. Термообработка стали 40х13 применяется для придания ей соответствующих технологических свойств. Механическая – для создания требуемой формы, решения поставленных технических задач.

Подобный металл специалисты относят к той категории материалов, которые при проведении термической обработки требуют определённого специфического подхода. Именно этот вид обработки придаёт требуемые свойства.

Сталь 40х13 в печи для закаливания

Основными видами термической обработки являются:

• последовательная закалка;
• медленный отпуск после нагрева;
• горячая и холодная пластическая деформация;
• отжиг.

После проведения закалки в структуре образуются следующие компоненты:

• карбиды;
• мартенситы;
• некоторые остатки так называемых аустенитов.

Первые два способа обработки позволяют придать стали хорошую коррозийную стойкость и отличные механические свойства. Это удаётся за счёт того, что она обладает хорошей пластической деформацией.

Закалка такой стали происходит с помощью постепенного нагрева до температуры более 950 °С, но не более 1100 °С. Последовательный нагрев необходим потому, что эта марка стали обладает повышенной чувствительностью к трещинам.

Чтобы избежать проявления негативных последствий металлическую деталь (особенно с толщиной более 100 миллиметров необходимо нагревать более 10 минут).

Если температурный режим не будет выдержан, и процесс произойдёт при 450 °С, сталь потеряет свои характеристики по ударной вязкости. Наилучшие коррозийные свойства и хорошую пластичность она приобретает при соблюдении следующих параметров.

Последовательный нагрев до температуры 700 °С, последующая выдержка в течение 20 минут, охлаждение в ёмкости с маслом.

В качестве смягчающей термической обработки используется так называемый отжиг. Деталь нагревается до температуры 800 °С. Далее проводят медленное охлаждение в самой печи до температуры около 500 °С.

Температура закалки и отпуска стали 40х13

В качестве альтернативы стандартному виду нагрева, для проведения термической обработки применяют нагрев токами высокой частоты. Особенно этот метод используется при необходимости проведения закалки поверхностного слоя детали.

Это детали, которые входят в механизмы с узлами трения и качения, в элементы трубопроводной арматуры. Обычно такая закалка применяется только к деталям, толщина которых превышает 15 миллиметров.

С её помощью удаётся добиться показателя твердости после закалки равного 36,5 HRC единиц.

Приведенные рассуждения доказывают, что марка стали 40х13 довольно критична к правилам соблюдения условий температурной обработки.

Она подвергается следующим видам механической обработки:

• сверление отверстий;
• заточка;
• фрезерование;
• ковка.

Проведение этих операций связано с определёнными трудностями:

• Упрочнение поверхностного слоя (это связано с дополнительным нагревом заготовки в момент резания или сверления).
• Проблемы с удалением отходов металлообработки (получаемая металлическая стружка образует длину узкую закрученную полоску). Это вызывает определённые неудобства при длительной обработке. Эту проблему решают с помощью установки специальных приспособлений на металлорежущий инструмент. Они производят периодический облом стружки.
• Повышенный износ режущей кромки. Это связано с повышением температуры детали в месте соприкосновения с кромкой режущего инструмента. В этом случае наличие в этой марке кристаллических соединений (карбидов и мартенситов) создаёт эффект наличия в ней абразивных элементов что приводит к быстрому износу режущей кромки.

  Как отличить серебряную ложку от мельхиоровой

Кроме этого возникают трудности при заточке режущих инструментов, сделанных из этой стали. В момент заточки повышается температура затачиваемой кромки и образуется так называемый металлический наплыв. Это приводит к появлению неравномерного упрочнения края затачиваемой поверхности.

Ковка, как механическая обработка, производится только при нагреве детали до температуры 1250 °С. В процессе ковки допускается понижение температуры не ниже 850 °С.

После проведение этой операции (горячей деформации) допускается только медленное охлаждение с последующим низкотемпературным отжигом.

В доступный перечень механической обработки, к сожалению, не попадает сварка. Дело в том, эта марка металла относится к категории трудносвариваемых материалов. Поэтому этот метод обработки не применяется для соединения конструкций, изготовленных из этого материала.

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.

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.

Источник: https://crast.ru/instrumenty/stal-4h13-harakteristiki-primenenie

Производство, применение и характеристики стали 40х13 :

Одним из наиболее востребованных материалов в сфере человеческой деятельности является сталь.

Сплав железа и углерода обладает уникальными техническими характеристиками, благодаря которым и обеспечивается универсальность этого материала.

И в числе лучших находятся технические характеристики стали 40х13, из-за чего она используется в довольно большом количестве производственных процессов.

Маркировка стали

Для того, чтобы понять характеристики, присущее представленному материалу, необходимо разобраться, что означает ее маркировка. В мире существует большое количество сталей, все отличаются своими свойствами. Причем каждый день может выпускаться новая марка материала. Поэтому следует разобраться с аббревиатурой продукта.

Производство легированной стали

Технология производства легированной стали включает в себя несколько этапов, которые в основном выполняются в электродуговых печах:

1. Очищение железной руды.
2. Выплавка стали.
3. Внедрение дополнительных добавок.

В первую очередь железную руду очищают: избавляют от чужеродных компонентов главным образом серы, фосфора. Этот процесс осуществляется в открытых плавильных печах с применением технологии внепечной обработки. Процесс рафинирования – удаление из состава мышьяка и примеси цветных металлов. Он осуществляется посредством вакуумной плавки.

Для этого в камеру подается кислород, который, сгорая, выбрасывает в атмосферу печи углерод. Он, перемешиваясь с железом, преобразует чугун в сталь. После этого в сырье добавляют разнородные добавки (в нашем случае хром). В результате кристаллическая решетка металлопродукции уплотняется еще сильнее, и получается легированный продукт.

Технические характеристики

Следующий за выплавкой легированной марки стали следует процесс закалки и отпуска образца. Закаливание образца осуществляется при температуре 1100 градусов. После этого важно соблюсти постепенный отпуск, иначе образец покроется трещинами. Чтобы этого не допустить, это мероприятие проводится при температуре 600 градусов.

1. Временное сопротивление разрыву – 1140 МПа.
2. Условный предел текучести при остаточной деформации – 910 МПа.
3. Относительное удлинение – 12,5 процента на пятикратную длину образца.
4. Ударная вязкость – 12 Дж/.

Данные характеристики позволяются использоваться материал в различных сферах человеческой деятельности.

Применение

В промышленности нашлось широкое применение стали 40х13. Главным образом она используется в среде с повышенной влажности. Содержащийся в ней хром усиливает антикоррозийные свойства, полученные от обычной закалки.

Характеристики стали 40х13 позволили использовать ее при производстве деталей машин, главным образом подшипников и частей компрессоров. Главное условие использования готовых элементов – температура рабочей среды не должна превышать 400 градусов. В строительстве материал практически не используется, ибо не сваривается.

Антикоррозийные показатели и их влияние на применение стали

Сталь 40х13 ГОСТ обладает отличительными показателями коррозийной стойкости. Она достигается за счет закалки изделия с температуры, при которой обеспечивается полное растворение карбидов.

Но, если после термической обработки повысить температуру отпуска, произойдет снижение показателей устойчивости к коррозии из-за улетучивания хрома из материала.

Снижение параметров случается при температуре отпускания выше 600 градусов.

Вследствие этого, дабы получить более выгодные технические характеристики стали 40х13, ее необходимо отпускать при температурах от 200 до 300 градусов, чтобы получить высокие показатели твердости и устойчивости к коррозии, либо при температуре 600-650 единиц по Цельсию – для преобразования продукта в сталь конструкционного назначения.

Источник: https://BusinessMan.ru/new-proizvodstvo-primenenie-i-xarakteristiki-stali-40×13.html

Технические характеристики стали 40Х13

Сталь 40Х13 относится к группе жаропрочных легированных сплавов с высокой коррозионной стойкостью. Она не теряет свои качества и в условиях эксплуатации при повышенных температурах. Благодаря отличным механическим свойствам ее широко применяют в производстве недорогих кухонных ножей.

Сфера применения

Материал отличается повышенной устойчивостью при вибрациях и переменных нагрузках, существующих в узлах машин и оборудования. Характеристики стали 40Х13 делают ее востребованной:

• в авиационной промышленности;
• машиностроении;
• металлообработке;
• производстве оборудования для разных отраслей промышленности;
• изготовлении бытовых приборов, кухонных ножей.

Сплав используют для производства:

• режущего и хирургического инструмента – ножей, медицинских скальпелей;
• лопастей для турбин;
• измерительных механизмов;
• износостойких узлов – подшипников, крепежей, пружин;
• деталей механизмов, работающих в слабоагрессивных средах;
• приспособлений, эксплуатируемых при повышенных температурах;
• элементов для бытовых приборов, используемых в домашнем хозяйстве.

Ножи и скальпели, изготовленные из сплава, удобны в использовании, они прекрасно затачиваются и не ржавеют. Среди рыбаков и дайверов особой популярностью пользуются ножи из стали 40х13 с характеристикой 55 HRC.

Сталь 40Х13 выпускается в виде:

• прокатного листа или ленты;
• сортового проката заданных размеров;
• проволоки разной толщины.

Единственным недостатком сплава считается подверженность воздействию агрессивных сред и высоких температур, что делает его непригодным для любого вида сварки.

Состав материала

Расшифровка марки стали 40Х13 свидетельствует о ее химическом составе:

• первые цифры слева обозначают содержание углерода, главного элемента в сплаве, придающего ему твердость – 0,36-0,44%;
• следующий знак «Х» указывает на основную легирующую добавку – хром, концентрация которого составляет – 12-14%.

Хром придает сплаву устойчивость к воздействию среды, в которой она будет эксплуатироваться, при концентрации выше 13% делает его нержавеющим. Он также влияет на механические свойства сплава и его структуру. По химическому составу сталь 40Х13 относится к среднеуглеродистым сплавам группы Х13 и имеет соответствующее содержание других легирующих элементов;

• кремния – не более 0,8%;
• марганца – 0,5-0,8%;
• меди и никеля – по 0,3%.

Никель повышает прочность и пластичность материала, кремний увеличивает упругость и показатель электрического сопротивления.    Как и в других сплавах на основе железа, в нем присутствуют небольшие примеси:

• серы – 0,025%;
• фосфора – 0,03%.

  Технические характеристики легированной стали У8

Характеристики, применение стали 40Х13 устанавливается ГОСТом 5632-72, который распространяется на тонколистовой жаропрочный прокат. Сортамент, выпускаемый металлургической промышленностью, состоит:

• из прутка с ГОСТом 18907-73;
• прокатного листа, ГОСТ – 5582-75;
• проволоки с ГОСТом 18143-72.

Импортные аналоги выпускаются с маркировкой:

• 420 – Соединенные Штаты;
• 1.4031 – Германия;
• 4С13 – Китай;
• SUS420J2 — Япония;
• X40Cr14 — Франция;
• 420S45 – Великобритания.

Физические и механические свойства

Химический состав определяет характеристики стали 40Х13:

• твердость после закалки НВ 10-1 – 460-550 МПа;
• предел кратковременной прочности – 55-880 МПа, в зависимости от назначения;
• предел текучести при 20о С – 910 МПа;
• относительное удлинение при разрыве – 10-15%;
• ударная вязкость – 59 Дж/см2;
• модуль упругости при 20 о С, Е 10-5 – 2,18 МПа;
• теплоемкость – 25 Вт/(м*град);
• плотность – 7650 кг/м3;
• удельное сопротивление при 20оС, R 109 – 590 Ом*м.

Исходный материал достаточно пластичен и хорошо поддается ковке и вальцеванию. При дальнейшей термической обработке изменяются внутренняя структура стали и ее механические свойства.

После процессов закалки и низкого отпуска материал приобретает довольно высокую коррозионную устойчивость в обычных атмосферных условиях, слабокислых растворах и воде, не считая морской.

Чтобы повысить стойкость к более агрессивным средам, поверхность изделий шлифуют.

Особенности термической обработки

Тепловая обработка металла заключается в совокупности последовательных операций по нагреву, выдержке и охлаждению стали при определенной температуре. От нее во многом зависят особенности внутренней структуры и свойства стали 40Х13. Поэтому температурные режимы процессов закалки и отпуска подбираются в зависимости от дальнейшего применения сплава.

Разные температурные режимы

Например, для требований ГОСТа 4543-71 сплав 40Х13 подвергается закалке при температуре 860 градусов. Операция проводится в масляной среде с последующим отпуском при 500 градусах. В итоге сплав приобретает высокие характеристики твердости и прочности на разрыв. Если температурный режим отпуска будет нарушен, снизится ударная вязкость.

Для отжига используют нагрев до 700-800 и последующее медленное охлаждение в печи до 500 градусов. Дальнейшее охлаждение проводится на воздухе. В этом случае образуется стабильная равновесная структура металла.

  Технические характеристики легированной стали 3CR13

В интервале температур 850-1100 градусов демонстрирует хорошие технологические свойства при пластической деформации.

Поэтому для ковки применяют режимы медленного нагрева до 830 градусов с последующим спокойным охлаждением в песке или печи.

Сталь, которая предназначена для изготовления хирургических инструментов, закаливают в режиме 1020-1040 градусов. Охлаждение производится в щелочи при 350 градусах. После такой обработки повышаются упругость и прочность изделий.

Закалка поверхностного слоя

Одним из видов термической обработки является нагрев поверхности деталей высокочастотными токами. Этот способ особенно удобен при закалке поверхностного слоя изделий.

Она необходима для тех деталей, которые испытывают нагрузки трения и качения, в механизмах с элементами трубопроводной арматуры, если их толщина составляет более 15 мм.

Поверхностная закалка токами высокой частоты позволяет увеличить твердость изделия до 36,5 HRC.

Виды механической обработки

Марка стали 40Х13 выдерживает разные виды механической обработки. Но при этом могут возникнуть определенные трудности:

• во время сверления происходит повышение прочности поверхностного слоя из-за дополнительного нагрева;
• при обработке на станке закручивается металлическая стружка, для удаления которой устанавливают специальные приспособления;
• снижается износоустойчивость режущей кромки из-за повышения температуры при соприкосновении с деталью;
• при заточке ножей появляется металлический наплыв, нарушающий равномерность поверхности кромки;
• сварка не входит в число доступных видов механической обработки.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом стали 40Х13 является высокая стойкость к коррозии, которая максимально увеличивает срок эксплуатации изделий. Изделия из этого сплава обладают множеством достоинств:

• высокими параметрами твердости, приближенными к максимальным;
• устойчивостью к ударным нагрузкам и деформациям;
• химической стойкостью;
• удобством в использовании;
• легкостью заточки инструментов;
• доступной стоимостью.

Среди недостатков материала можно отметить:

• возможность небольшой деформации при ударных нагрузках;
• подверженность воздействию агрессивных сред и высоких температур.

Несмотря на некоторые недостатки, присущие любому продукту, изделия из стали 40Х13 пользуются широким спросом на рынке.

Игорь

Дата: 11.06.2019

Рейтинг статьи:

Загрузка…

Источник: https://svarkaipayka.ru/material/stal/tehnicheskie-harakteristiki-stali-40h13.html

Продукция — Техмашхолдинг — группа компаний, официальный сайт

Любой материал, в том числе и сталь, обладает определёнными свойствами, которые присущи только ему. Специалисты, занимающиеся разработкой новых сортов стали, прилагают максимум усилий для получения оптимальных свойств и характеристик. Это в полной мере относится и к стали 40Х13.

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).

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.

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.

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.

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.

Немного в заключение

Марку 40Х13 можно смело отнести к тем материалам, которые поддаются термической обработке с определёнными сложностями.

В то же время, можно сказать, что в случае с этим материалом его химический состав не играет главной роли. Именно ее термическая обработки придаёт стали её уникальные свойства.

При относительной мягкости она хорошо затачивается, а это особенно важно для её использования в инструментальной промышленности и быту.

Источник: https://pellete.ru/stal/rasshifrovka-stal-40h13.html

Сталь 40Х13. Состав и свойства

Сталь марки 40Х13 — жаропрочная коррозионно-стойкая (нержавеющая) сталь мартенситного класса, производится в основном в Украине и России. При закалке, если выдерживать рекомендуемые температурные режимы, обычно не возникает проблем. Хорошо обрабатывается. Твердость 40Х13 составляет 50-52 HRC.

Применяется для изготовления пружин, рессор, измерительного инструмента. Сталь популярна среди отечественных изготовителей самого разного режущего инструмента — кухонные, охотничьи и складные ножи, маникюрные кусачки и ножницы, медицинский и хирургический инструмент и т.д.

Как было отмечено выше, ст.

40Х13 является жаропрочной и при термообработке с отпуском 500-530° (51HRC) может работать средах с температурой нагрева до 400-450°С.

Некоторые производители инструментов, для повышения твердости стали своих изделий до 53-54HRC отпуск делают на 180-230°, что приводит к резкому снижению порога жаропрочности.

Похожие аналоги: X40Cr13 (Германия), 420J2 (Япония), 420HC (США) и др.

Состав стали 40Х13, %

C	Cr	Mn	Mo	Ni	P	Si	S	V	Другое
0.35-0.44	12-14	0.6	—	0.6	0.03	0.6	0.025	—	—

>Вернуться к списку сталей
=
СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛИ:

• Углерод (C, Carbon): улучшает удержание кромки и повышает вязкость; увеличивает твердость и сопротивление износу; уменьшает пластичность; в больших значениях понижает коррозионную стойкость.
• Хром (Cr, Chromium): повышает твердость, сопротивление растяжению и плотность; повышают устойчивость к коррозии (>11% делает сплав нержавеющим).
• Марганец (Mn, Manganese): повышает прокаливаемость, износостойкость и вязкость; используется как раскислитель и дегазатор для удаления кислорода при плавке металла; в больших % увеличивает твердость и хрупкость.
• Молибден (Mo, Molybdenum): увеличивает твердость, прочность, прокаливаемость и плотность; улучшает обрабатываемость и устойчивость к коррозии.
• Никель (Ni, Nickel): добавляет ударную вязкость; улучшает коррозионную стойкость; уменьшает твердость.

Фосфор (P, Phosphorus): считается вредной примесью. Растворяется в феррите, за счет этого повышается прочность, но снижается пластичность и ударная вязкость с увеличением склонности стали к хрупкости. В низколегированных сталях с углеродом около 0.1% фосфор повышает прочность и сопротивление атмосферной коррозии. Считается вредной примесью.

Кремний (Si, Silicon): увеличивает прочность; используется как раскислитель и дегазатор для удаления кислорода при плавке металла.

Сера (S, Sulfur): обычно считается вредной примесью влияющей на пластичность, ударную вязкость, свариваемость, коррозионные свойства, качество поверхности стали и т.д. Вредное влияние серы уменьшает присутствие в стали марганца. Содержание же серы в качественных сталях не превышает 0.02-0.03%.

1. Ванадий (V, Vanadium): увеличивает прочность, износостойкость, повышает плотность и вязкость; повышает коррозионную стойкость, увеличивая оксидную пленку; карбидные включения ванадия очень твердые.
2. Вольфрам (W, Tungsten): добавляет прочности, вязкости и улучшает прокаливаемость; сохраняет твердость при высоких температурах.
3. Кобальт (Co, Cobalt): увеличивает прочность и твердость, позволяет закалку при более высоких температурах; усиливает эффекты других элементах в сложных сталях.
4. Ниобий (Nb, Niobium): ограничивает рост карбидов; ограничивает обрабатываемость; создает самые твердые карбиды.

Азот (N, Nitrogen): используется вместо углерода в стальной матрице (атомы азота функционируют аналогично атомам углерода, но обладают преимуществами в коррозионной стойкости)…

ZAT

Источник: https://www.zat24.com/2018/02/stal-40kh13-sostav-i-svoystva.html

40Х13

Сталь 40Х13   ГОСТ
5632-72

Сталь мартенситного класса

Массовая доля элементов, %
Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Железо	Сера	Фосфор	Титан	Медь	Никель
Не более
0,36-0,45	Не более 0,8	Не более 0,8	12,0-14,0	Осн.	0,025	0,030	0,2	0,3	0,6

В отожженном или отпущенном
состоянии число твёрдости  229-143 НВ.

Рекомендуемые режимы термической обработки заготовок
для изготовления образцов: закалка с 1000 – 1050оС, охлаждение в
масле, отпуск при 200–300оС, охлаждение на воздухе или в масле.
Твёрдость не менее 50 HRC.

Температура
критических точек, оС

Ас1	Ас3 (Асm)	Аr1	МН
820	870	780	270

Состояние поставки, режимы термической обработки	Сечение, мм	Временное сопротивление σВ, МПа	Относительное удлинение δ5, %	Твёрдость НВ (HRCЭ),
не менее
Прутки. Закалка 1000-1050оС,масло. Отпуск 200-300оС, воздух или масло.	Образцы	—	—	(52)
Прутки:      шлифованные, обработанные      на заданную прочность      отожжённые	1 – 30 Св. 5	590-810 —	10 —	— 143-229
Листы горячекатаные или холоднокатаные. Отжиг или отпуск 740 — 800оС,(образцы поперечные)	До 3,9	550	15	—
Проволока термообрабатанная	1,0-6,0	590-880	10	—

Временное сопротивление σВ, Н/мм2 (кгс/мм2)	Относительное удлинение δ, %, не менее
590-810(60-83)	10

Механические
свойства в зависимости от температуры отпуска.

Температура испытания, оС	Предел текучести σ0,2	Временное сопротивление σВ	Относительное удлинение δ5	Относительное сужение поперечного сечения ψ	Ударная вязкость  KCU, Дж/см2	Твёрдость, HRCЭ (НВ)
МПа	%
Закалка 1000оС, 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	(217)

Температура испытания, оС	Режимы термообработки, условия испытания	Предел текучести σ0,2	Временное сопротивление σВ	Относительное удлинение δ5	Относительное сужение поперечного сечения ψ	Ударная вязкость  KCU, Дж/см2
МПа	%
20	Закалка 1030-1050оС, воздух. Отпуск 530оС, выдержка 2ч, охлаждение на воздухе	1420	1670	6	34	11
410	1310	1360	7	36	—
470	960	1130	12	45	6
510	980	1070	12	49	—
20	Закалка 1050оС, воздух. Отпуск 600оС, выдержка 3ч	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
20	Закалка 1050оС, воздух. Отпуск 650оС, выдержка 3ч. При 20оС НВ 277-286	710	930	14	42	24
400	—	—	—	—	93
450	540	640	15	44	—
500	—	540	18	67	132
800	Образец деформированный диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Скорость деформирования 16мм/мин. Скорость деформации 0009 1/с	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	32	60	100	—

Механические
свойства при 20оС в зависимости от тепловой выдержки.

Режимы термической обработки	Тепловая выдержка	Предел текучести σ0,2	Временное сопротивле- ние σВ,	Относи-тельное удлине-ние δ5	Относи-тельное сужение ψ	Ударная вязкость, KCU, Дж/см2
Температура,  оС	Время, ч	МПа	%
Закалка 1050оС, масло.  Отпуск 550оС, выдержка 10ч	Без тепловой выдержки	940	1140	13	48	21
470	1 000	870	1080	11	43	—
3 000	900	13	42	23
600оС, выдержка 3ч	Без тепловой выдержки	890	1120	13	32	11
450	5 000	820	1080	12	28 – 31	—
10 000	840	1000	13	25 – 33	—
530оС, выдержка 6ч	470	500	930	1100	13	47	15
1 000	880	1060	14	46	—
5 000	750	990	14	37	22

Предел выносливости σ-1=370 МПа при σВ=880 МПа, НВ 270

Ударная вязкость KCU,
Дж/см2

Температура, оС	Состояние поставки
+20	-78
54	7	Пруток диаметром 55 мм

Коррозионная
стойкость

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

Физические свойства	Температура испытания, оС
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 λ, Вт/(м · С)	25	26	27	28	29	29	29	28	28	29
Удельное сопротивление ρ, НОм · м	—	786	830	890	950	998	1046	1122	—	—

Физические свойства	Температура испытания, оС
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/оС	10,7	11,5	11,9	12,2	12,5	12,8	13,0	13,2	—	—
Удельная теплоёмкость   С, Дж/(кг· оС)	452	477	502	528	553	578	620	666	691	—

• Назначение: режущий,
  мерительный и хирургический инструмент, пружины, карбюраторные иглы, предметы
  домашнего обихода, клапанные пластины компрессоров.
• Примечание: сталь применяется после закалки и
  низкого отпуска со шлифованной и полированной поверхностью, обладает повышенной
  твёрдостью.
• Сталь 
  применяется как коррозионно-стойкая.

Температура ковки, оС: начала 1200, конца
850. Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.

Свариваемость – не применяется для сварных
конструкций.

Обрабатываемость резанием – в закалённом и
отпущенном состоянии при НВ 340, σВ=730 МПа,  Kυ б. ст=0,4,          Kυ тв. спл=0,6

1. Сортамент,
   форма и размеры стали должны соответствовать требованиям:
2.          горячекатаной круглой – ГОСТ 2590-88;
3.          горячекатаной квадратной – ГОСТ
   2591-88, ОСТ 14-2-205-87, отраслевого стандарта Минчермета СССР;
4.          кованой круглой и квадратной – ГОСТ
   1133-71;
5.          горячекатаной и кованой полосовой –
   ГОСТ 4405-75;
6.          горячекатаной полосовой – ГОСТ 103-76;
7. горячекатаной шестигранной – ГОСТ 2879-88;
8. калиброванной круглой – ГОСТ 7417-75;
9. калиброванной квадратной  – ГОСТ 8559-75;
10. калиброванной шестигранной – ГОСТ 8560-78;
11. со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77.

Источник: https://markmet.ru/encyclopedia/40×13