Закалка и отпуск стали 40х13: технология, видео, фото

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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

Расшифровка стали 40Х13 позволяет получить основную информацию о материале:

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

Вернуться к содержанию

Химсостав

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%.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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.

  • Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото
  • Ограничение на изготовление деталей распространяется только на те конструкции, которые в будущем будут подлежать сварке.
  • Вернуться к содержанию

Свойства

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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

Технические характеристики

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

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

Вернуться к содержанию

Применение

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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

Сортамент

В качестве основных прокатных элементов выпускается:

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

Вернуться к содержанию

Термообработка

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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

Аналоги

К иностранным аналогам стали 40Х13 относятся:

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

Стоит посмотреть также следующие марки:

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Источник: http://vse-postroim-sami.ru/materials/metal/10057_nerzhaveyushhaya-stal-40×13/

Закалка стали 40х13 в домашних условиях: термическая обработка и азотирование

Многие мастера задумываются о том, как закалить металл в домашних условиях. В первую очередь речь идет, конечно же, о стали. В последнее время российский рынок наводнила дешевая китайская продукция.

Металл низкого качества часто красиво выглядит, но отличается мягкостью. Для того чтобы металлический инструмент был пригоден к применению, сталь должна быть твердой.

Эта проблема обычно успешно решается при помощи соответствующей термической обработки — закалки.

Для чего нужна закалка и отпуск стали

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоКак правило, изделия из стали поступают в широкую продажу уже после закалки. Закалка производится в специальных печах на металлургических комбинатах и является завершающим этапом подготовки металла к изготовлению из него различных изделий (поварских и охотничьих ножей, ножниц, хирургических инструментов).

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Современные технологии позволяют осуществить эту процедуру быстро и безопасно, при этом изделие не становится хрупким от резкого перепада температур.

Как правило, у печей, которые установлены в заводских и фабричных цехах на сталелитейных фабриках, предусмотрено несколько режимов работы, поэтому охлаждение изделия происходит постепенно (а это очень важно для сохранения структуры металла). Довольно часто используется азотирование.

Главный минус этих методов заключается в том, что они непригодны для использования дома. Тем не менее часто возникают ситуации, когда изделия из стали, купленные в специализированном магазине, нуждаются в дополнительной обработке, а именно в укреплении. Закалка стали с последующим отпуском необходима, потому что:

  • Изделие, которое подвергалось термической обработке, надолго сохранит свою твердость;
  • Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоЗакалка — прекрасная защита от коррозии металла. Эксперты утверждают, что вероятность появления ржавчины на закаленных изделиях значительно снижается;
  • Колющие и режущие предметы, закаленные дома или на заводе (фабрике), начинают лучше выполнять свою основную функцию. Они становятся острее и долго не затупляются, даже при активном использовании;
  • Термическая обработка оказывает положительное влияние и на внешний вид изделия из металла.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоЧаще всего для изготовления изделий, необходимых в быту, используется металл марки АЦ40ХМ. Для машиностроения чаще всего применяется марка 40ХГМ. Для изготовления хирургических инструментов — металл марки 40х. Закалка металла в домашних условиях, при соблюдении всех технологий, не менее эффективна, чем укрепление стали на производстве.

Во время работы с металлом, особенно при высоких температурах и при наличии источников открытого огня, следует безукоризненно соблюдать технику безопасности. Это касается как рабочего в сталелитейном цехе, так и домашнего мастера.

Эксперты категорически не рекомендуют закалять сталь с использованием химических веществ, так как есть риск получить серьезные ожоги или тяжелое отравление.

Дома лучше всего использовать термический способ укрепления стальных изделий, когда молекулы металла плотнее притягиваются друг к другу благодаря активному выделению тепловой энергии.

Все работы нужно проводить на открытом воздухе или в специально оборудованном помещении.

Основные преимущества

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоЗакалять металл можно и самостоятельно. Главное — не забыть об отпуске металла, который нужно обязательно провести после закалки и нормализации температуры. Иногда эта процедура также называется «отжиг». Большой популярностью пользуется процедура укрепления металла при помощи масла или так называемая «закалка в двух средах» — в воде и масле. Но человеку, не имеющему опыта, не стоит браться за закалку с использованием горячих жидкостей, так как при нарушениях техники безопасности можно получить серьезную травму.

Отсутствие отпуска металла после закалки часто приводит к тому, что из-за резкого перепада температур металл становится тверже, но более хрупким и ломким. Если закаливание происходит на заводе, процедура отпуска происходит в полном соответствии с нормативами ГОСТ.

Вот основные преимущества закаливания стали в домашних условиях:

  • Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоДля работы не понадобится специальное оборудование. Подойдет обычный костер или же газовая горелка;
  • Термическая обработка не занимает много времени. Если металл закаливают на костре, степень закалки легко определить по внешнему виду помещенного в огонь изделия;
  • Для выполнения этой процедуры не понадобится много места. Можно развести костер или установить муфельную печку в дальнем уголке дачного участка, чтобы никому не мешать;
  • Дома можно закаливать стальные предметы любого размера: от больших пил и топоров до маленьких, тонких хирургических инструментов.
Читайте также:  Обратный клапан: виды, устройство, принцип работы, монтаж

Если в качестве источника открытого огня используется костер, закаливание стали нужно проводить в безветренную погоду, чтобы случайный порыв ветра не стал причиной пожара.

Нужно обязательно защитить глаза специальными очками, так как длительное наблюдение за ярким пламенем может отрицательно сказаться на зрении.

Также необходимо надеть спецодежду, сделанную из материала, устойчивого к возгоранию.

Как сделать крепче топор

Для улучшения качества металла, из которого сделано лезвие топора, можно легко закалить его в домашних условиях. Лучше всего поддаются закалке колюще-режущие изделия из стали марки 45. Также не должно возникнуть проблем с изделиями из металла марки 40×13.

Повысить твердость лезвия можно, просто опустив его в костер. Опытные мастера легко определяют степень закалки по цвету опущенного в него топора. Обычно изделие из стали 40х сначала становится ярко-красным, а потом цвет постепенно начинает бледнеть.

Окраска металлического лезвия меняется в зависимости от температуры нагревания примерно следующим образом:

  • Ярко-красный цвет, когда изделие нагрелось до 300 градусов;
  • Оранжевый цвет при температуре около 400 градусов;
  • Насыщенная желтая окраска при нагревании до 500−600 градусов;
  • Светло-желтый, почти белый цвет на заключительном этапе, когда температура накаливания достигает примерно 750−800 градусов.

Далее, как правило, следует отпуск металла — его постепенное охлаждение. Если пренебречь этим этапом, в дальнейшем лезвие топора может легко сломаться даже от слабой нагрузки.

Как закалить стальной нож

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоТермическая обработка стальных ножей, ножниц или хирургических инструментов может осуществляться в муфельной печи. Такая печь хорошо подходит для изделий небольшого размера из стали марки 40х. Некоторые умельцы также используют для этой цели газовую горелку, но такой способ не отличается безопасностью, так как может произойти возгорание.

Основное преимущество муфельной печи заключается в том, что в ней можно осуществлять не только закалку, но и отпуск. Сконструировать это несложное устройство для термообработки металла можно своими руками.

Закалка стали в домашних условиях в муфельной печи является безопасным способом повышения твердости металла без применения химических веществ (например, азота).

Чтобы закалить нож из стали 40х, его нужно поместить в печку, пока она еще не нагрелась.

Далее необходимо:

  • Поставить печь на режим постепенного нагрева до необходимой температуры;
  • Несколько раз порезать сургуч стальным ножом;
  • Проделать то же самое, но при постепенном снижении температуры;
  • Когда нож остынет, аккуратно очистить его от остатков расплавленного сургуча.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоТакой способ часто используют хирурги для закаливания стальных скальпелей в домашних условиях. Также муфельную печь нередко применяют для укрепления металлических деталей, используемых при сборке и ремонте легковых и грузовых автомобилей.

Закаливание металла — прекрасный способ продлить срок годности металлического изделия. Конечно, лучше сразу приобретать закаленные детали и инструменты. Но если такой возможности нет, можно легко повысить твердость материала самостоятельно.

При наличии определенных навыков и базовых познаний в области металлургии хороший хозяин без труда справится с этой важной задачей. Главное — соблюдать технику безопасности и не забывать о таком важном этапе закаливания, как отпуск или отжиг.

Источник: https://obrabotkametalla.info/stal/zakalka-stali-40x-v-domashnix-usloviyax

Сталь 40х13 для ножей — плюсы и минусы

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Материал для ножей должен иметь определенные свойства. Быть достаточно мягким, чтобы заточить, твердым, чтобы при резании не затупился. Не ржаветь, противостоять перепадам температуры, достаточно безопасным для пищевой промышленности. Необходимые качества достигаются составом и обработкой. Популярный сплав для производства ножей нержавеющий 40Х13. Он применяется в быту, промышленности, у рыболовов, охотников. Эта сталь отличается от других — невысокой стоимостью и легкостью в обслуживании. Качество материала зависит от страны производителя, чистоты сплава.

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.

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Аналоги стали и область применения

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

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Преимущества применения стали

Преимущества эксплуатации деталей из сплава 40Х13:

  • Срок службы деталей из 40Х13 неограничен.
  • Изделия показывают устойчивость к коррозии.
  • Относительно невысокая стоимость сырья и готового изделия.
  • Нож, изготовленный из этого материала, будет обладать достаточной гибкостью.
  • Не требует регулярной заточки.
  • Не тупится кромка при правильном применении.

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.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

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.

Вывод

Безопасная и широко применяемая сталь подходит для обычных кухонных ножей. Без них не обойтись в хозяйстве — простота ухода, легкость в заточке, нержавеющие свойства. Нарезка любых продуктов не составляет никакой трудности. Достаточная твердость тела ножа, острота кромки, не слишком широкий нож — позволит тонко нарезать любой продукт.

Широко применяется для повседневной жизни — нож на кухонном столе, скальпель в руках хирурга, измерительные приспособления, пружины, валы, изделия домашнего обихода, и промышленности.

Источник: https://plusiminusi.ru/stal-40×13-dlya-nozhej-plyusy-i-minusy/

Специфика термообработки стали 40х

Физические свойства материалов могут быть изменены посредством температурной обработки при высокой степени нагрева и последующего охлаждения. Это в первую очередь касается металлов, которые подвергают закалке.

Чтобы правильно закалить сталь, нужно знать ее марку: она отражает полный химический состав твердого вещества.

Так, проведение термообработки стали 40х имеет свои нюансы, связанные с разновидностью примесей, находящихся в ней.

Если брать точное определение типа стали, к которой относится 40х, то это классический вид легированного материала, где процентное содержание углерода уступает процентному содержанию примеси хрома. Этих элементов здесь от 0.44 до 0.

36 и от 1.1 до 0.8 соответственно. Хром в металле способствует его стойкости к агрессивной окисляющей среде и придает ему способность не ржаветь.

Кроме этого, хром влияет на механические показатели стали 40х, переводя ее в разряд конструкционных.

Особенности процесса закалки стали 40х

Особенности стали 40х, как указано выше, определяются богатым содержанием в ней примесей. Среди них, кроме основных рассмотренных, есть медь, марганец, никель, кремний, сера и фосфор.

Все эти элементы в некотором смысле усложняют обработку такого металла, в том числе и термическую. Так, чтобы достичь нужной пластичности при закалке стали 40х, необходимо обеспечить сильный прогрев ее в муфельной печи до заданных температур.

Остужать материал также нужно в определенном режиме для достижения необходимой твердости структуры.

Так как сталь 40х используется при изготовлении деталей ответственных механизмов: шестерней, валов, реек, осей, втулок и болтов, – точности процесса ее закалки уделяют особое внимание.

Что нужно знать о материале, подбирая конкретный режим термообработки:

  1. Твердость металла в исходном состоянии, выраженная в мегапаскалях — HB 10-1 = 217.
  2. Температура так называемых точек критического значения. Это показатели нагрева до определенных градусов, после чего сталь 40х может потерять свои положительные качества: Ar1 = 693, Ar3(Arcm) = 730, Ac3(Acm) = 815, c1 = 743.
  3. Если температуру отпуска принять равной 200 градусов по Цельсию, то показатель твердости HB будет равен 552 МПа.

Закалка стали 40х однозначно ведет к увеличению ее твердости и снижению показателя пластичности. Но процентное соотношение этих показателей для такого металла будет зависеть от следующих факторов:

  1. Время, за которое будет нагрета деталь до заданной температуры, влияет на общие показатели скорости термической обработки.
  2. Интервал выдержки металла в разогретом состоянии. От этого показателя зависит равномерность прогрева всей структуры металла и приведение каждого звена кристаллической решетки в подвижное состояние.
  3. Скорость, с которой заготовка подвергается охлаждению. Важный параметр при формировании новой кристаллической решетки.
Читайте также:  Плоскошлифовальный станок 3л722в: технические характеристики, паспорт, ремонт

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Оптимальный режим термической обработки

Существуют специальные таблицы, где указаны рекомендуемые температуры термической обработки стали 40х для достижения тех или иных свойств металла относительно его твердости и пластичности, ударной вязкости и других показателей. Если проводить операцию закалки не в производственных, а в домашних условиях, то здесь оптимальными режимами процесса будут следующие:

  1. Электропечь прогревают до температуры, близкой к 860 градусам по Цельсию. При стандартной мощности печи по времени это занимает около 40 минут.
  2. Время выдержки заготовки в камере принимают равным 10–15 минутам. Визуально цвет стали 40х должен приобрести однородный желтый оттенок.
  3. Для охлаждения чаще используют масляную среду, реже — воду.

Более точно рассчитать время нагрева изделия из металла можно, используя правило: на каждый кубический миллиметр нужно давать от 1.5 до 2 минут пребывания детали внутри камеры электропечи.

Как показала практика, для стали 40х наиболее эффективный способ закаливания — при разогревании металла токами высокой частоты (ТВЧ). Такой прогрев характеризуется быстрым достижением заданной температуры, а также улучшенными показателями прочности изделия при эксплуатации.

Отпуск и нормализация

Чтобы в структуре стали не образовывались микротрещины, технологией процесса предусмотрена операция отпуска после закалки. На этом этапе изделие разогревают до температуры, которая имеет более низкое значение, чем температура критической точки.

Здесь также происходит выдержка материала в течение определенного интервала времени в таком состоянии. Далее следует охлаждение изделия.

Все внутренние напряжения после проведения этих мероприятий нейтрализуются, структура кристаллической решетки улучшается, пластичность увеличивается.

Для марки стали 40х можно применить три вида отпуска:

  1. Отпуск на низких температурах предполагает прогрев детали до предела 250 градусов по Цельсию с выдержкой. Остужают заготовку на открытом воздухе. Термообработка такого характера способствует нейтрализации напряжений при минимальном увеличении пластичности без влияния на твердость. Используется метод редко, так как велика вероятность образования хрупкой структуры.
  2. Отпуск на средних температурах. Прогрев здесь идет до 500 градусов по Цельсию. За счет более высокой температуры возрастает вязкость изделия с пропорциональным снижением твердости. Метод подходит для изготовления автомобильных рессор, пружин, другого специфического инструмента.
  3. Отпуск на высоких температурах с увеличением прогрева до 600 градусов по Цельсию. В этом случае внутри кристаллической решетки распадается мартенсит, образуя при этом сорбит. На практике это лучший вариант пропорционального соотношения пластичности и твердости. Ударная вязкость при этом также возрастает. Детали, полученные таким образом, можно применять в механизмах, подверженных воздействию ударных нагрузок.

Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фото

Чтобы избежать повышенной хрупкости при отпуске, охлаждение при этом процессе следует делать быстро в специальной вакуумной камере с системой продувки аргоном. Последние два условия помогут избежать возникновения внутренних дефектов в структуре материала, а именно образования раковин, полостей и деформаций.

Если после закаливания сталь 40х разогреть до критической точки, выдержать и охладить на воздухе, то внутренняя структура получит мелкозернистое строение – этот процесс носит наименование нормализация. Ее задача — повысить ударную вязкость металла и его пластичность.

Свойства стали после закалки

Если термическая обработка стали 40х (закалка и отпуск) проведены правильно, в соответствии с ГОСТ 4543–71, который регламентирует такие работы, то металл приобретает следующие свойства:

  1. Твердость повышенного характера с показателями НВ около 217.
  2. Прочность с пределом при разрыве 980 Н/м².
  3. Вязкость ударную 59 Дж/см².

Кроме всего прочего, закаленный металл лучше поддается ручной сварке при помощи дуги и электрошлаковой сварке.

Уважаемые посетители сайта: специалисты – технологи по закалке металла и все, кто не понаслышке сталкивался с вопросом термообработки стали 40х, – поделитесь своими знаниями в х, поддержите тему! Всегда важно знать мнение профессионалов!

Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/termoobrabotka-stali-40h.html

Сталь 40Х13 – хромистая нержавеющая

Применение стали 40Х13

Сталь 40Х13 применяют:

  • как коррозионностойкий материал с высокой твердостью для:
    — режущего, измерительного и хирургического инструментов;
    — пружин, подшипников и других изделий, работающих на износ в слабоагрессивных средах;
    — бытовых приборах и предметах домашнего обихода.;
  • как жаропрочный и жаростойкий материал при работе до 400-450 °С для крепежных изделий, валов, упругих элементов, испытывающих воздействие слабоагрессивных сред, например, при переработке нефти.

Сталь 40Х13 не сваривается.

Химический состав стали 40Х13

Сталь 40Х13 входит в группу сталей типа Х13 вместе со сталями 08Х13, 12Х13, 20Х13 и 30Х13. Занимает свой интервал по содержанию углерода — от 0,36 до 0,45 %, количества остальных легирующих элементов и примесей — такие же, как и у других сталей типа Х13 (таблица 1). 

Таблица 1 — Химический состав стали 40Х13 по ГОСТ 5632-72Закалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоСтруктурный класс стали 40Х13 по ГОСТ 5632-72

Мартенситный. 

Превращения и микроструктура стали 40Х13

  1. При нагреве сталь 40Х13 имеет полиморфное альфа-гамма превращение в интервале температур от 820 °С (Ас1) до 880 (Ас3).
  2. При нагреве несколько выше температуры точки Ас3 структура стали состоит из аустенита и карбидов хрома типа Cr23C6. Полное растворение карбидов происходит при 950-1000 °С.

  3. Сталь 40Х13 имеет наилучшую коррозионную стойкость после закалки с температуры, которая обеспечивает полное растворение карбидов. 
  4. Сталь 40Х13 имеет достаточно высокую прокаливаемость: закалка деталей может производиться при охлаждении в масле или на воздухе.

  5. В стали 40Х13 перед перлитным превращением аустенита из него выделяются карбиды Cr23C6. После обеднения аустенита по углероду  происходит перлитное превращение аустенита.
  6. Интервал мартенситного превращения в стали 40Х13 составляет 270-80 °С.

    При закалке с температур 980-1000 °С происходит практически полное превращение аустенита в мартенсит. 

  7. Промежуточное (бейнитное) превращение в стали 40Х13 отсутствует.
  8. Отпуск закаленной стали 40Х13 приводит к распаду мартенсита на феррито-карбидную смесь.

    С повышением температуры отпуска твердость стали 40Х13 снижается. При отпуске в интервале 480-520 °С происходит существенное снижение пластичности и ударной вязкости из-за развития процессов отпускной хрупкости.

  9. Сталь 40Х13 в зависимости от заданной твердости применяют или после низкотемпературного отпуска при 200-400 °С, или после высокого отпуска при 600-650 °С. Для промежуточных температур отпуска характерно снижение коррозионной стойкости.

Сортамент стали 40Х13

Из стали 40Х13 производят следующую продукцию:

  • лист толстый по ГОСТ 7350-77;
  • лист тонкий по ГОСТ 5582-75;
  • лента и подкат по ГОСТ 4986-78;
  • сортовой прокат по ГОСТ 5949-75;
  • проволока по ГОСТ 18143-72.

Механические свойства стали 40Х13

  1. По ГОСТ 5582-75 сталь 40Х13 после смягчающей термической обработки в виде отжига или отпуска при 740-800  °С должна иметь предел прочности при растяжении не менее 560 МПа и относительное удлинение не менее 15 %.
  2. По ГОСТ 5949-75 твердость горячекатаной, кованой, калиброванной и шлифованной стали  40Х13 в отожженном или отпущенном состояниях должна составлять 229-143 НВ.

 Механические свойства стали 40Х13 при повышенных температурах

  •  Влияние повышения температуры на механические свойства стали 40Х13 после закалки с 1050 °С и отпуска при 600 °С показано в таблице 2.  
  • Таблица 2 — Механические свойства стали 40Х13
    при повышенных температурахЗакалка и отпуск стали 40Х13: технология, видео, фотоКоррозионная стойкость стали 40Х13
  • Сталь 40Х13 обладает после закалки и низкого отпуска хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях (кроме морской атмосферы), слабых растворах азотной кислоты при умеренных температурах, речной и водопроводной воде.

 Коррозионная стойкость стали 40Х13 существенно зависит от качества поверхности изделий. Рекомендуется применять шлифованную и полированную поверхность.

  1.  Специальные свойства стали 40Х13
  2.  При работе стали 40Х13 в водороде предельные допустимые параметры атмосферы составляют 600 °С и 80 МПа.
  3.  Плотность стали 40Х13 — 7,68 г/см3.
  4.  Технологические параметры стали 40Х13

 Сталь 40Х13 имеет хорошую технологичность при горячей пластической деформации. Температурный интервал горячей пластической деформации составляет от 1100 до 850 °С. Сталь 40Х13 склонна к образованию при больших скоростях нагрева и охлаждения. Поэтому нагрев под прокатку и ковку проводят медленно до 830 °С. После горячей деформации применяют медленное охлаждение.

 Холодная пластическая деформация стали 40Х13 ограничена.

В качестве смягчающей термической обработки после горячей или холоной пластической деформации применяют отжиг при 750-800 °С с последующим охлаждением с печью до 500 °С и далее на воздухе.

Окончательной термической обработкой является закалка с 950-1000 °С с охлаждением в масле или на воздухе на заданную твердость и коррозионную стойкость.  

Источники:
Ульянин Е. А. Коррозионные стали и сплавы, 1991.
Гуляев А. П. Металловедение, 1986.

Стальные колесные диски

Источник: http://steel-guide.ru/klassifikaciya/nerzhaveyushhie-stali/stal-40×13-xromistaya-nerzhaveyushhaya.html

Продукция — Техмашхолдинг — группа компаний, официальный сайт

    В процессе изготовления различных металлоконструкций металл подвергается процедурам, в число которых входит и термообработка. Очень важно грамотно подойти к проведению этой операции, выполнив требования технологии, что позволит придать конечному изделию улучшенные механические свойства. Эта тема является довольно обширной и включает довольно большое количество важных вопросов. Однако нам хотелось бы рассмотреть особенности процедуры закалки стали, ее применение и технологию. Возможно, поначалу возникает впечатление, что термообработка является довольно сложной процедурой, однако при более тщательном ознакомлении становится ясно, что все обстоит совсем не так.

    Немного общих сведений

    Под закалкой понимается процедура, во время которой изменяется кристаллическая решетка стали и ее сплавов, за счет чего удается добиться поддержания критической температуры, причем последняя выбирается для определенного материала в индивидуальном порядке. Обычно по достижении требуемого температурного уровня заготовка подвергается резкому охлаждению. Для выполнения этого этапа используют воду или масло. Важным моментом является то, что в отношении инструментальных сталей выполняют неполную закалку. В основе лежит нагрев до температуры, при которой удается вызвать появление избыточных фаз. Ряд иных марок сталей требует проведения полной закалки. Их нагревают до отметки, превышающей на 50 градусов температуру, которую выдерживают при неполной закалке. В случае обработки цветных металлов нет необходимости доводить термообработку до полиморфного превращения, а вот для стали полиморфное превращение является обязательным требованием.

    Снятие закалки

    В соответствии с технологией, при охлаждении изделия обязательно должен быть проведён отпуск. Его целью является повышение пластичности и снижение хрупкости материала. В то же время важно обеспечить неизменную прочность заготовки. Эта задача решается путем выдерживания изделия в печи, нагретой до температуры от 150 до 650 градусов, где она постепенно остывает. Принято выделять три типа отпусков:

    • Низкотемпературный. Основной здесь эффект сводится к приданию обрабатываемой заготовке повышенных характеристик износостойкости. При этом такая сталь лучше переносит динамические нагрузки. Сама процедура обработки проходит при температуре 260 градусов. Подобный тип отпуска проводится в отношении изделий, выполненных из низколегированных и углеродистых сталей.
    • Среднетемпературный. Для его проведения выдерживается температура в пределах от 350 до 500 градусов. Обычно его применяют в отношении пружин, рессоров, штампов и пр. Эффект от подобного отпуска заключается в повышении упругости и выносливости изделия.
    • Высокотемпературный. Его проводят в условиях температуры 500 и 680 градусов. Подобная обработка позволяет придать изделию более высокую прочность и пластичность. Этой процедуре обычно подвергают детали, которые будут в дальнейшем испытывать значительные нагрузки.

    Закалка стали в домашних условиях

    Бывают ситуации, когда домашний мастер сталкивается с проблемой повышения прочностных характеристик бытового инструмента. Причем для решения этой задачи нет необходимости обращаться к специалистам, поскольку он сам может все сделать самостоятельно. Справиться с этой задачей можно, обладая минимум оборудования и знаний.

    Рассмотрим более подробно ситуацию на топоре. Если рассматривается инструмент советского производства, то можно не сомневаться в его высоком качестве изготовления.

    В то же время подобного нельзя сказать об изделиях, которые продаются сегодня. Если присутствуют признаки заминания или выкрашивания, то из этого можно сделать вывод о нарушении требований технологии закалки.

    Однако в силах каждого мастера исправить эту ситуацию.

    Первое, что нужно сделать — разжечь костер с углями. Желательно довести его до такого состояния, чтобы угли имели как можно более белый цвет.

    Так можно будет понять, что они нагрелись до максимально высокой температуры. Помимо этого, нам понадобятся две емкости. В первую мы нальем масло, в качестве которого можно использовать обычное машинное.

    Другой же резервуар следует наполнить чистой холодной водой.

    Дождавшись момента, когда кромка инструмента приобретет малиновый цвет, топор извлекают из костра. Чтобы избежать ожога вследствие взаимодействия с высокой температурой, рекомендуется использовать кузнечные клещи или любую иную альтернативу им.

    После этого нужно быстро поместить топор в емкость с маслом и держать его там в течение 3 секунд. По истечении этого времени топор извлекают, дают остыть ему в течение тех же 3 секунд, после чего операцию повторяют.

    Проводить процедуру погружения топора в масло нужно до тех пор, пока инструмент не лишится своего яркого света.

    Далее нам предстоит погружать топор в емкость с водой, при этом важно периодически мешать жидкость. Этой операцией завершается закалка стали в домашних условиях.

    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.

    Методы закалки стали

    Наибольшее распространение последнее время получили следующие методы:

    Закалка в одном охладителе

    Этот метод основывается на погружении заготовки в закалочную жидкость, где ее держат до того момента, пока она полностью не остынет. Особенностью этого метода является то, что им может воспользоваться и рядовой потребитель.

    Закалка в двух средах

    Этот метод применим в отношении изделий, выполненных из углеродистых сталей. Основные операции сводятся к погружению заготовки в воду, после чего ее окунают в масло.

    Струйчатая

    Здесь заготовка подвергается воздействию струей воды. К этому методу закалки прибегают в ситуации, когда приходится закаливать лишь часть детали. Этот вариант закалки отличается отсутствием паровой рубашки, что положительным образом сказывается на эффективности подобной закалки.

    Ступенчатая

    Для обработки металла используется закалочная среда, в которой поддерживается температура выше мартенситной. Далее заготовку выдерживают при созданном температурном режиме. Очень важно обеспечить одинаковую температуру на каждом сечении заготовки, которая не должна отличаться от температуры, поддерживаемой в закалочной ванне.

    Защита изделия от внешних воздействий

    Нередки ситуации, когда приходится решать проблему защиты стали от вредных воздействий, которые могут быть созданы в результате появления окалины или потери углерода.

    В качестве решения этой проблемы могут выступить специальные газы, которые подаются в печи, где размещена обрабатываемая деталь. Но следует помнить, что подобная процедура может быть выполнена при условии, что печь имеет герметичную конструкцию.

    Чаще всего в качестве источника газа используется специальный генератор, топливом для которого выступают углеводородные газы, например, метан.

    При проведении полной закалки металлической заготовки важно обеспечить ей защиту. В некоторых ситуациях нет возможности подвести газ. Тогда эту операцию можно проводить в герметичной таре. Герметиком здесь может выступать глина, способная исключить проникновение внутрь воздуха. Но еще до начала этой процедуры рекомендуется покрыть заготовку слоем чугунной стружки.

    Заключение

    Подавляющее большинство металлоконструкций, которые используются в строительстве, должны обладать повышенными характеристиками прочности.

    Решить эту задачу можно путем такой процедуры, как закалка, которая проводится в отношении всех изделий еще на этапе их изготовления.

    Пренебрегать ею не рекомендуется, поскольку это позволяет придать им улучшенные свойства, которые расширяют спектр применения изделий.

    Важный момент, которому следует уделить особое внимание при закалке металлоконструкций — соблюдение технологии проведения этой работы.

    Следует в точности выдержать необходимую температуру, от которой в значительной степени зависит, насколько высокие характеристики прочности приобретет обрабатываемое изделие.

    Это, в свою очередь, оказывает влияние на максимальный срок службы конструкции, которая будет изготовлена из обработанной подобным образом стали.

    Источник: https://pellete.ru/stal/kak-zakalit-stal-40h-v-domashnih-usloviyah.html

    Отличные свойства при правильной термообработке

    10:52, 18 июня 2012, Металлургия

    Сталь У8 принадлежит к классу углеродистых эвтектоидных сталей. В исходном состоянии —  после ковки или прокатки и  охлаждения на воздухе её структура  состоит из чистого пластинчатого перлита. Термическую обработку таких сталей делают в два приёма: предварительная и окончательная обработка.

    Первая заключается в отжиге на зернистый перлит  при температуре 750—760 °С. Такая структура, во-первых, облегчает механическую обработку, во-вторых – после закалки свойства будут более однородными.

    Особенность закалки углеродистых сталей, в том числе У8, недопустимость даже малейшего замедления при закалке из-за очень высокой критическую скорости. Могут образоваться мягкие пятна.

    Для стали У8 применяют прерывистую закалку. Чтобы её осуществить раскалённую деталь помещают сначала в воду, и вслед за тем,  переносят в масло, где происходит окончательное охлаждение.

    Таким образом, удаётся избежать появления мягких пятен, но из-за  уменьшения скорости охлаждения на последнем этапе снижаются структурные напряжения.

    Закалку стали У8 производят при 780 °C, а температура отпуска — 400 °C.

    Гарантированный результат при соблюдении параметров

    Сталь  40Х13 хорошо переносит горячую пластическую деформацию, которая проводится в температурном интервале 1100-860 °С. Сталь склонна к образованию трещин при быстром нагреве или охлаждении. Поэтому нагрев до 830-ти °С  применяют медленный, а после деформации  охлаждение в песке или в печи.

    После горячей деформации применяются промежуточный отжиг при температурах от 740-ка до 800 °С или полный отжиг в интервале от 810-ти до 880 °С с медленным охлаждением не больше, чем 25-50 °С/ч до 600 °С.

    Закалка 40Х13  в интервале от 950 до1050 °С  применяется как окончательная термическая обработка. Охлаждение – на воздухе или в масле. Далее делается отпуск с учетом  заданной твердости и коррозионной стойкости.

    Для стали 40Х13, применяемой в качестве заготовки для хирургических инструментов, делают ступенчатую закалку с 1030-1040 °С с охлаждением в щелочном растворе при 350 °С.

    Это нужно, чтобы уменьшить коробление и повысить упругие свойства.

    К термообработке стали 40Х предъявляют особые требования. Время охлаждения деталей из  этой стали в воде или на воздухе или в воде должно быть небольшим из-за её склонности к отпускной хрупкости и хладноломкости.

    Наличие  хрома  уменьшает критическую скорость закалки и предотвращает рост зерна. Температура мартенситного превращения стали 40Х ниже, прокаливаемость её выше, чем у простой углеродистой ст.40. В результате  ее отпуск производится при более высокой температуре.

    Сталь 40Х относится к группе улучшаемых. Её эксплуатационные характеристики действительно улучшаются в результате правильного термического воздействия. Благодаря ему, механические характеристики стали выше, чем у целого ряда конструкционных сталей.

    При сохранении достаточно высокой вязкости  и пластичности, эта сталь является одной из наиболее прочных.

    Источник: https://www.equipnet.ru/company-news/metal/metal_1445.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector