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

Коррозионно-стойкая жаропрочная сталь 40Х13

 

Маркировка

Условное обозначение стали производится по стандартному принципу. Вначале следует численное обозначение среднего процента углерода в десятичном измерении (40), затем – указание на наличие хрома (Х) и число, определяющее средний процент хрома в стали (13).

Поскольку никель не является системообразующим компонентом свойств стали, то в маркировке наличие этого элемента не отображается.

Общее описание сталей

Сталь 40 х 13 является наиболее востребованной при производстве ножей. Характеристики этого продукта лучше всего подходят для создания именно такого товара.

Здесь стоит понимать, что чем сложнее химический состав, тем сложнее и дольше будет процесс обработки. Кроме того, значительно будет увеличиваться и стоимость готового изделия.

Важно также знать, что наилучшая сталь для изготовления ножей, к примеру, получается только после термической обработки.

Основные качества сплава

• Один из первых и очень важных параметров — это высокая жаропрочность материала.
• Второй параметр, который также играет очень важную роль — это стойкость к разным видам коррозии. Это значительно увеличивает срок службы всех изделий, который изготовлены из этой марки.
• Сталь 40 х 13 относится к составам, которые практически никогда не ржавеют.

Подобный продукт во многом обязан своими высокими антикоррозионными качествами сложному и длительному технологическому процессу производства, куда обязательно входит такой этап, как закалка материала.

Результатом подобной процедуры стало полное растворение такого вещества, как карбид. Именно это и дает высокую защиту от коррозии.

Может случиться так, что стойкость к этому дефекту может быть снижена. Чаще всего это происходит в том случае, если количество карбида в хроме слишком маленькое или если температура плавки стали снижается до 600 градусов. Однако при правильном технологическом процессе этого обычно не происходит.

Сталь 40 х 13 проходит плавку в специальных печах открытого типа. Для проведения этой процедуры можно использовать печи индукционного типа. Сам процесс плавки металла происходит при температуре от 850 до 1100 градусов по Цельсию. Для того чтобы избежать трещин при сильном нагреве, технологическая операция происходит поэтапно, где чередуется нагрев и охлаждение материала.

Обработка материала

Термообработка стали 40 х 13 — это процедура, которая во многом определяет наличие положительных характеристик у сплава. После прохождения этого этапа, материал состоит из таких частиц, как карбиды, мартенситы, остаточные аустениты.

Если во время термической обработки сплава температура будет превышать 1050 градусов по Цельсию, то будет образовываться больше аустенитных частиц. Это приведет к тому, что твердость стали 40х13 будет снижаться. Если понизить температуру плавки металла до 450-550 градусов по Цельсию, то можно получить такой эффект, как вторичная твердость.

Это происходит из-за того, что при такой температуре начинает выделяться вещество, которое называется мелкодисперсным карбидом.

Применение сплава

Основное предназначение использования стали 40 х 13 — это изготовление недорогих, но достаточно прочных кухонных ножей.

Все товары из такого сплава отлично подходят для применения в бытовых условиях, так как он практически никогда не покроется ржавчиной.

Кроме того, достаточно просто точить ножи, которые сделаны из такой марки стали. Их очень удобно использовать, а также ухаживать за ними.

Преимуществом сплава стало еще и то, что он не только достаточно острый, чтобы успешно резать любые продукты питания, но он еще и полностью безопасен в экологическом плане, что и позволяет применять его на кухне.

Еще одно направление использования такой стали — это изготовление скальпелей медицинского типа. Возможно производство также других деталей, таких как пружины, подшипники и другие.

Единственное отрицательное качество этого материала — это низкая устойчивость к воздействию агрессивной окружающей среды, а также высокой температуры.

По этим причинам такая сталь не подходит для применения при сварке, к примеру.

Отзывы о продукции

Сталь 40 х 13 пользуется достаточно высоким спросом, что хорошо отражается в количестве положительных отзывов. Основные преимущества этой марки — это срок службы.

Даже после заточки ножи будут оставаться острыми достаточно долго. Изделие не поддается коррозии, что также высоко оценивается покупателями.

При всем этом стоимость изделий из такого материала полностью приемлема, что максимально увеличивает спрос на продукцию среди потребителей.

Отмечается лишь то, что стоит осторожно обращаться с продукцией из этой стали, так как сама по себе она достаточно гибкая. По этой причине применять нож для обработки твердой поверхности нельзя. Стоит также отметить, что хранить ножи и прочие режущие инструменты в сырых и влажных местах не стоит — это приведет к их быстрому выходу из строя.

При сложном химическом составе замедляется и сам производственный процесс изготовления стали, из-за чего и стоимость готового изделия растет.

Не всегда качество ножа может зависеть от конкретной марки стали. Большую роль здесь играет качественная термообработка изделия. Самой востребованной сталью для изготовления ножей считается сталь 40х13. Она обладает всеми необходимыми свойствами и характеристиками.

Какими характеристиками обладает сталь 40х13

Марка стали 40х13 обладает следующими характеристиками:

1. Имеет мощную жаропрочность.
2. Устойчивость к различным коррозиям.
3. Считается абсолютно не ржавеющим материалом.

Свои антикоррозийные особенности сталь приобретает благодаря сложному технологическому процессу, который предусматривает специальную закалку.

В результате такой процедуры происходит полное растворение карбида, что и обеспечивает антикоррозийную защиту материала.

Одной из причин снижения стойкости к развитию коррозии является пониженное содержание хрома в карбиде или снижение температуры плавления стали до 600 градусов. Но, если технологический процесс предусмотрен правильно, то этого происходить не должно.

Плавят сталь в специальных печах открытого типа. Для этого могут быть использованы и индукционные печи. Процесс плавления стали осуществляется при температуре от 850 до 1100 градусов, что обеспечивает ее полное деформирование. Чтобы не образовывались трещины, технологическая процедура предусматривает специальные режимы нагрева и охлаждения, которые проводятся попеременно.

Составляющие элементы после закаливания

После того как сталь прошла процедуру закалки, ее составляющими являются такие элементы:

• карбидные частицы;
• мартенситы;
  

  

• остаточные аустениты.

После достижения температурного режима предела 1050 градусов и выше, наблюдается снижение твердости материала. Это говорит, об увеличение количества аустенита в составе стали. При снижении температур плавления до 450-550 градусов наблюдается вторичная твердость материала, которая наступает в результате выделения мелкодисперсного карбида из состава стали.

Область применения стали 40х13

Кроме того, сталь 40х13 используется для производства медицинских скальпелей и других инструментов. Из нее делают измерительные приспособления, пружины, подшипники, компрессорные элементы и другие предметы, которые применимы в домашнем хозяйстве.

Единственным минусом изделий из такой стали является такой фактор, как неустойчивость к агрессивным средам и высоким температурным режимам. Поэтому такой вид стали запрещается применять при сварках

ГОСТ

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

Нержавеющая сталь 40Х13. Расшифровка, состав и термообработка

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.

Расшифровка

Расшифровка стали 40Х13 позволяет получить основную информацию о материале:

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

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%.

Из данного материала можно изготовить:

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

Марка 40Х13 характеризуется максимальной устойчивостью к коррозии после закалки при температуре, обеспечивающей полное растворение карбидов. При увеличении температуры отпуска прослеживается обратный эффект, что обусловлено образованием карбидов хрома.

Устойчивость к коррозии 30Х13 выше, чем 4Х13. Отпуск при 600 градусах является причиной кратковременного снижения устойчивости к корродированию. Однако данный эффект исчезает при дальнейшем отпуске.

При этом антикоррозионные свойства стали в закаленном и низкоотпущенном состоянии остаются более высокими.

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

Твердость, Мпа

 

Сортамент	ГОСТ	Термообработка	HB 10-1
Прокат		Закалка	460–550
Отпуск
Пруток	5949–75		143–229

Температура критических точек, 0С

 

Критические точки	Ac1	Ar1
Температура	800	780

Чувствительность к охрупчиванию при старении

 

t	Время	KCU
0C	ч	Дж/см2
Исходное состояние	21
470	5000	22

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.

Цена

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

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.

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.

Сортамент

В качестве основных прокатных элементов выпускается:

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

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.

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.

Аналоги

К иностранным аналогам стали 40Х13 относятся:

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

Сталь 40х13 для ножей — плюсы и минусы

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.

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.

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.

• Нейзильбер: Состав сплава
• Сталь 17Г1С
• Внутренняя резьба

Марки стали

• Сталь 40ХН
• Сталь 40х13
• Сталь Р18