Метал 40х13. Блог про заточування
Будь-який кухонний різальний інструмент з металу повинен відповідати низці вимог, насамперед, гігієнічним. Очевидним вибором тут стала нержавіюча сталь, тобто. корозійно-стійка, високолегована, жароміцна сталь підвищеної міцності та твердості марки 40х13. Її часто називають ножовою сталлю, проте йде даний матеріал не тільки на виготовлення ножів, а й на виробництво кулькових підшипників, ресор, пружин та всілякого мірного інструменту.
Мікроструктура подібного сплаву в його загартованому стані включає карбіди, мартенсити та невеликий процентний вміст залишкового аустеніту. Все це забезпечує високий рівень корозійної стійкості (вище у нержавіючої сталі 30Х13). При цьому даний матеріал не зварюється, а виплавляється він у відкритих електродугових або індукційних печах при t=850-1100°C. Щоб уникнути деформацій металу, сталь 40х13 нагрівають відносно повільно, після чого так само повільно охолоджують за допомогою піску.
Характеристики сталі марки 40х13
Хімічний склад ножової сталі 40Х13 представлений на наступній діаграмі:
Загартування даного матеріалу проводиться при температурі 1030-1050 o C, при куванні ж метал доводиться нагрівати до 1200 про С. Після закінчення механічної обробки сталь 40х13 перетином не більше 200 мм додатково піддається низькотемпературному відпалу. Твердість готового обробленого матеріалу становить 143-229 МПа (HB 10 -1), а питома вага 7650 кг/м 3 .
У цілому нині, фізичні властивості стали 40X13 роблять її схожою більшість інструментальних сталей. Вона незамінна при виготовленні побутового та хірургічного різального інструменту, проте не менш популярна у виробництві:
- втулок
- валів
- корпусів
- лопатей турбін
- болтів
- карбюраторних голок тощо.
Зауважимо, що будь-які вироби з даного металу здатні довго перебуває в корозійних середовищах, температура яких досягає 400-450°С.
Висока корозійна стійкість марки сталі 40х широко затребувана авіаконструкторами, які потребують матеріалу, що додатково володіє підвищеною міцністю і використовується для виробництва деталей, що працюють на знос в умовах величезних механічних навантажень.
Незважаючи на свою назву, ця ножова сталь має задовільну стійкість ножової кромки. Вона відносно м'яка, проте при якісному загартуванні здатна демонструвати відмінну твердість (57 HRC). З іншого боку, м'якість металу дозволяє легко заточувати ножі, тоді як антикорозійна стійкість стає головним критерієм вибору при пошуку кращого матеріалу для ножів, які використовуються дайверами, рибалками або водолазами. Ножі зі сталі 40х13 ніколи не іржавіють, не потребують будь-якого догляду, саме тому сьогодні даний матеріал йде на виготовлення найрізноманітнішого різального інструменту господарсько-побутового та сувенірного призначення. При цьому його отримання не пов'язане із серйозними витратами, що дозволяє віднести сталь 40х13 до дешевих розрядів нержавіючих металів.
Хімічний склад
Сталь 40Х13 входить до групи типу Х13 разом із сталями 08Х13, 12Х13, 20Х13 та 30Х13. Займає свій інтервал за вмістом вуглецю - від 0,36 до 0,45%, кількості інших легуючих елементів та домішок - такі самі, як і в інших сталей типу Х13 (таблиця 1).
Термообробка перетворення та мікроструктура сталі 40х13
- При нагріванні сталь 40Х13 має поліморфне альфа-гама перетворення в інтервалі температур від 820 ° С (Ас1) до 880 ° С (Ас3).
- При нагріванні трохи вище температури точки Ас3 структура сталі складається з аустеніту та карбідів хрому типу Cr23C6. Повне розчинення карбідів відбувається за 950-1000°С.
- Має найкращу корозійну стійкість після гарту з температури, яка забезпечує повне розчинення карбідів.
- Має досить високу прожарювання: загартування деталей може проводитися при охолодженні в олії або на повітрі.
- У сталі 40Х13 перед перлітним перетворенням аустеніту з нього виділяються карбіди Cr23C6. Після збіднення аустеніту по вуглецю відбувається перлітне перетворення аустеніту.
- Інтервал мартенситного перетворення на сталі 40Х13 становить 270-80 °З. При загартуванні з температур 980-1000 ° С відбувається практично повне перетворення аустеніту на мартенсит.
- Проміжне (бейнітне) перетворення на сталі 40Х13 відсутнє.
- Відпустка загартованої сталі 40Х13 призводить до розпаду мартенситу на ферито-карбідну суміш. З підвищенням температури відпустки твердість знижується. При відпустці в інтервалі 480-520 °С відбувається суттєве зниження пластичності та ударної в'язкості через розвиток процесів відпускної крихкості.
- Залежно від заданої твердості застосовують або після низькотемпературної відпустки при 200-400 °С або після високої відпустки при 600-650 °С. Для проміжних температур відпустки характерне зниження корозійної стійкості.
Механічні властивості
- За ГОСТ 5582-75 сталь 40Х13 після пом'якшувальної термічної обробки у вигляді відпалу або відпустки при 740-800 ° С повинна мати межу міцності при розтягуванні не менше 560 МПа та відносне подовження не менше 15%.
- За ГОСТ 5949-75 твердість гарячекатаної, кованої, каліброваної та шліфованої сталі 40Х13 у відпаленому або відпущеному станах повинна становити 229-143 НВ.
Механічні властивості 40Х13 при Т=20 o
| Сортамент | Розмір | Напр. | s в | s T | d 5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж/м 2 | - |
| Аркуш, ГОСТ 5582-75 | 550 | 15 | Відпал 740 - 800oC, | |||||
| Пруток, заданої міцності, ГОСТ 18907-73 | 590-810 | 10 | ||||||
| Дріт, ГОСТ 18143-72 | 640-880 | 10-14 |
Механічні властивості стали 40Х13 при підвищених температурах
Вплив підвищення температури на механічні властивості стали 40Х13 після гарту з 1050 ° С та відпустки при 600 ° С показано в таблиці 2.
Корозійна стійкість сталі 40Х13
Сталь 40Х13 має після гарту та низької відпустки гарну корозійну стійкість в атмосферних умовах (крім морської атмосфери), слабких розчинах азотної кислоти при помірних температурах, річковій та водопровідній воді, що забезпечує повне розчинення карбідів. Підвищення температури відпустки супроводжується зниженням їхньої стійкості до загальної корозії. Причиною зниження корозійної стійкості є збіднення твердого розчину хрому внаслідок виділення карбідів хрому. Зниження корозійної стійкості спостерігається при відпустці до 600°З потім відбувається деяке її збільшення. Однак корозійна стійкість не досягає рівня, який мають обидві сталі в загартованому або низьковідгалуженому стані.
Корозійна стійкість залежить від якості поверхні виробів. Рекомендується застосовувати шліфовану та поліровану поверхню.
Таким чином, сталь 40Х13 доцільно застосовувати або після температурної відпустки при 200-400 °С (з метою отримання високих твердості та корозійної стійкості), або після високої відпустки при 600-650 °З метою одержання конструкційного матеріалу.
Спеціальні властивості
Працюючи у водні граничні допустимі параметри атмосфери становлять 600 °З повагою та 80 МПа.
Щільність – 7,68 г/см3.
Технологічні параметри
Сталь 40Х13 має відмінну технологічність при гарячій пластичній деформації. Температурний інтервал гарячої пластичної деформації становить від 1100 до 850 °С. Сталь 40Х13 схильна до утворення при великих швидкостях нагрівання та охолодження. Тому нагрівання під прокатку та кування проводять повільно до 830 °С. Після гарячої деформації застосовують повільне охолодження.
Холодна пластична деформація сталі 40Х13 обмежена. В якості пом'якшувальної термічної обробки після гарячої або холона пластичної деформації застосовують відпал при 750-800 ° С з подальшим охолодженням з піччю до 500 ° С і далі на повітрі. Остаточною термічною обробкою є загартування з 950-1000 °З охолодженням в маслі або на повітрі на задану твердість і корозійну стійкість.
Застосування
- як корозійностійкий матеріал з високою твердістю для:
- ріжучого, вимірювального та хірургічного інструментів;
- пружин, підшипників та інших виробів, що працюють на знос у слабоагресивних середовищах;
- побутових приладах та предметах домашнього побуту.; - як жароміцний і жаростійкий матеріал при роботі до 400-450 ° С для кріпильних виробів, валів, пружних елементів, що зазнають впливу слабоагресивних середовищ, наприклад, при переробці нафти.
Одним із найбільш затребуваних матеріалів у сфері людської діяльності є сталь. Сплав заліза та вуглецю має унікальні технічні характеристики, завдяки яким і забезпечується універсальність цього матеріалу. І серед кращих знаходяться технічні характеристики сталі 40х13, через що вона використовується в досить великій кількості виробничих процесів.
Маркування сталі
Щоб зрозуміти характеристики, властиве представленому матеріалу, необхідно розібратися, що означає її маркування. У світі існує велика кількість сталей, всі відрізняються своїми властивостями. Причому щодня може випускатись нова марка матеріалу. Тому слід розібратися з абревіатурою продукту.
Сталь 40х13 є легованою, тобто у її складі, крім вуглецю та заліза, знаходяться інші активні елементи. У цьому випадку міститься хром: про це говорить літера Х у маркуванні. Його відсоткове утримання 1,3 відсотка. Але технічні характеристики сталі 40х13 залежать головним чином кількості вуглецю, що міститься в ній. В даному випадку в матеріалі є 0,40% елемента з порядковим номером 6.
Виробництво легованої сталі
Технологія виробництва легованої сталі включає кілька етапів, які в основному виконуються в електродугових печах:
- Очищення залізняку.
- Виплавлення сталі.
- Використання додаткових добавок.
Насамперед залізну руду очищають: позбавляють чужорідних компонентів головним чином сірки, фосфору. Цей процес здійснюється у відкритих плавильних печах із застосуванням технології позапічної обробки. Процес рафінування – видалення зі складу миш'яку та домішки кольорових металів. Він здійснюється за допомогою вакуумної плавки.
Наступний етап виготовлення легованої марки сталі полягає безпосередньо у виплавці сталевого виробу. Для цього сировину в електродуговій печі розігрівають до температури від 400 до 600 градусів. Під час плавлення залізо перетворюється на чавун, який має нестійкі кристалічні грати. Через її стабілізацію і отримують сталь.
Для цього в камеру подається кисень, який згоряючи викидає в атмосферу печі вуглець. Він, перемішуючись із залізом, перетворює чавун на сталь. Після цього сировину додають різнорідні добавки (у разі хром). В результаті кристалічні грати металопродукції ущільнюються ще сильніше, і виходить легований продукт.
Технічні характеристики
Наступний за виплавкою легованої марки сталі слід процес загартування та відпустки зразка. Загартовування зразка здійснюється за температури 1100 градусів. Після цього важливо дотриматися поступової відпустки, інакше зразок покриється тріщинами. Щоб цього не допустити, цей захід проводиться за температури 600 градусів.
Завдяки такому процесу виготовлення кінцевий продукт має такі технічні характеристики:
- Тимчасовий опір розриву – 1140 МПа.
- Умовна межа плинності при залишковій деформації – 910 МПа.
- Відносне подовження – 12,5 відсотки на п'ятикратну довжину зразка.
- Ударна в'язкість – 12 Дж/.
Дані характеристики дозволяють використовуватися матеріал у різних сферах людської діяльності.
Застосування
У промисловості знайшлося широке застосування сталі 40х13. В основному вона використовується в середовищі з підвищеною вологістю. Хром, що міститься в ній, посилює антикорозійні властивості, отримані від звичайного загартування.
Представлена марка має хороші показники пластичності: при температурі понад 1000 градусів легко піддається деформаціям. Даний матеріал активно застосовується при виробництві різального та вимірювального інструменту, предметів домашнього вжитку.
Характеристики стали 40х13 дозволили використовувати її при виробництві деталей машин, головним чином підшипників та частин компресорів. Головна умова використання готових елементів – температура робочого середовища має перевищувати 400 градусів. У будівництві матеріал практично не використовується, тому що не зварюється.
Антикорозійні показники та їх вплив на застосування сталі
Сталь 40х13 ГОСТ має відмінні показники корозійної стійкості. Вона досягається за рахунок гарту виробу з температури, при якій забезпечується повне розчинення карбідів. Але, якщо після термічної обробки підвищити температуру відпустки, станеться зниження показників стійкості до корозії через випаровування хрому з матеріалу. Зниження параметрів відбувається при температурі відпускання вище 600 градусів.
Внаслідок цього, щоб отримати вигідніші технічні характеристики сталі 40х13, її необхідно відпускати при температурах від 200 до 300 градусів, щоб отримати високі показники твердості та стійкості до корозії, або при температурі 600-650 одиниць за Цельсієм – для перетворення продукту на сталь конструкційного призначення .
Машинобудування, будівництво, а також безліч інших галузей нашої промисловості припускають використання різних матеріалів, серед яких окреме місце займає сталь. Вона налічує велику кількість різних марок, відмінністю яких є їх характеристики. Однією з найпопулярніших видів сталі є сталь інструментальна. При маркуванні такої сталі, як правило, ставлять три символи. Першим завжди йде буква "У", що означає, що дана сталь є вуглецевою. Потім йде цифра, що означає кількість вуглецю в цій марці сталі. І останнім символом може бути буква «А», яка говорить про те, що ця сталь належить до групи якісних сталей.
Склад інструментальної сталі у8
Однією з марок інструментальних сталей є марка У8. Це вуглецева інструментальна сталь, до складу якої входить близько 0.83 відсотка вуглецю. Крім цього, до складу цієї марки стали входять до 0,33 відсотка кремнію і стільки ж марганцю, не вище 0,028 відсотка сірки і не більше 0,25 відсотка нікелю, не вище 0,25 відсотка міді, до 0,03 фосфору і до 0 2% хрому. Як аналоги стали марки У8, Виступають у7 і у 10.
Основне застосування сталі У8- це виготовлення інструментів, під час роботи яких відсутнє нагрівання. Такими інструментами можуть бути викрутки кернери, фрези, кусачки бічні, плоскі та кручені пружини, комбіновані плоскогубці, накатні ролики, деталі механічного годинника, монтажні, слюсарні та деревообробні інструменти і таке інше.
Виготовляється сталь даної марки у вигляді гарячекатаних кіл, просто листів, кованих смуг та квадратів тощо. Серед позитивних характеристик стали марки У8, варто виділити простоту обробки під час нагрівання та стійкість до появи внутрішніх тріщин у процесі обробки.
Характеристики та продукція сталі 40Х
Крім інструментальної, популярністю користується і конструкційна легована сталь, серед якої варто вибілити марку 40Х. Дана сталь відрізняється складною зварюваністю, тому сталь при зварюванні потрібно прогрівати до температури близько 300 градусів за Цельсієм, а вже після зварювання здійснювати термообробку. Не менш важливо і те, що сталь марки 40Хфлокеночутлива, і відрізняється відпускною здатністю. Найбільш поширеними деталями із сталі 40Хє осі, вали, шпинделі, плунжери, кільця, вал-шестірні, болти, півосі, рейки, втулки та багато іншого.
Опис такої марки сталі, як 40х13
Якщо виникає необхідність у нержавіючій жароміцній та корозійно-стійкій сталі, чудовим рішенням буде 40х13. Таку свою межу, так стійкість до корозії, марка сталі 40х13отримала завдяки гартуванню, що дозволяє повністю розчинити карбід. Варто сказати, що для виготовлення такої марки як 40х13,застосовуються індукційні печі, і навіть дугові відкритого типу. Прекрасною якістю цієї марки стали є її здатність до деформації при температурах від 850 до 1100 градусів за Цельсієм. З метою уникнути тріщин, нагрівання та охолодження такої сталі проводиться у повільному режимі.
На цій сторінці наведено технічні, механічні та інші характеристики, і навіть властивості стали марки 40Х13 (інше позначення 4Х13).
Класифікація матеріалу та застосування марки 40Х13 (інше позначення 4Х13)
Марка: 40Х13 (інше позначення 4Х13)
Класифікація матеріалу:Сталь корозійно-стійка жароміцна
Застосування: пружини для роботи за температур до 400-450 град. Ресори, кулькові підшипники, різальний та вимірювальний інструмент - сталь мартенситного класу
Хімічний склад матеріалу 40Х13 (інше позначення 4Х13) у відсотковому співвідношенні
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr |
| 0.35 - 0.44 | до 0.6 | до 0.6 | до 0.6 | до 0.025 | до 0.03 | 12 - 14 |
Механічні властивості 40Х13 (інше позначення 4Х13) при температурі 20 o С
| Сортамент | Розмір | Напр. | s в | s T | d 5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж/м 2 | - |
| Аркуш, ГОСТ 5582-75 | 550 | 15 | Відпал 740 - 800 o C, | |||||
| Пруток, заданої міцності, ГОСТ 18907-73 | 590-810 | 10 | ||||||
| Дріт, ГОСТ 18143-72 | 640-880 | 10-14 |
Технологічні властивості 40Х13 (інше позначення 4Х13)
Зарубіжні аналоги 40Х13 (інше позначення 4Х13)
У таблиці вказані точні та подібні за складом аналоги.| 1.4031 |
| 1.4034 |
| X38Cr13 |
| X39Cr13 |
| X40Cr13 |
| X42Cr13 |
| X46CM3 |
| X46Cr13 |
| SUS420J2 |
| X40Cr14 |
| Z33C13 |
| Z38C13M |
| Z40C13 |
| Z40C14 |
| Z44C14 |
| Z50C14 |
| 420S45 |
| X39Cr13 |
| 1.4031 |
| 1.4034 |
| X39Cr13 |
| X40Cr13 |
| X41Cr13 |
| X40Cr14 |
| X41Cr13KU |
| X46Cr13 |
| F.3404 |
| F.3405 |
| X40Cr13 |
| X45Cr13 |
| 4C13 |
| 2304 |
| 2314 |
Інші марки цієї категорії:
Звертаємо вашу увагу на те, що дана інформація про марку 40Х13 (інше позначення 4Х13) наведена в ознайомлювальних цілях. Параметри, властивості та склад реального матеріалу марки 40Х13 (інше позначення 4Х13) можуть відрізнятись від значень, наведених на даній сторінці. Більш детальну інформацію про марку 40Х13 (інше позначення 4Х13) можна уточнити на інформаційному ресурсі Марочник сталі та сплавів. Інформацію про наявність, терміни поставки та вартість матеріалів Ви можете уточнити у наших менеджерів. При виявленні неточностей в описі матеріалів або знайдених помилок просимо повідомляти адміністраторів сайту через форму зворотнього зв'язку. Заздалегідь дякую за співпрацю!