Нержавеющая бытовая сталь 40х13: характеристика и применение

Алан-э-Дейл       29.04.2022 г.

Содержание

Ножевая сталь 40х13

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

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

Характеристики стали марки 40х13

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

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

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

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

Применение стали 40X13

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

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

Основные легирующие компоненты


Хром. Эта добавка необходима для придания материалу устойчивости к износу, а также для возможности его закаливания. Разумеется, именно хром делает сталь действительно нержавеющей. Но к этой категории относится только лишь та разновидность материала, в которой содержится не менее 13% данной добавки. Справедливости ради стоит заметить, что коррозии подвергается практически любая сталь: все зависит только от условий эксплуатации и наличия/отсутствия ухода за изделием. Марганец. Придает материалу зернистость и особую фактуру, что способствует резкому увеличению прочностных характеристик клинка, а также его жесткости. Есть понятие «раскисленная сталь», которое применяется в отношении тех сплавов, которые были улучшены посредством добавления марганца. Заметим, что характеристики стали 65х13 (жесткость, относительная твердость) обусловлены наличием именно этого типа присадок.

Молибден. Чрезвычайно важный элемент, так как предотвращает ломкость и хрупкость клинка, в материале для изготовления которого содержится слишком много углерода

Важно отметить, что стали, «закаливаемые на воздухе», в своем составе имеют минимум 1% молибдена, за счет которого такой тип закалки вообще становится возможным. Некоторые считают, что именно эта добавка придает сплаву вязкость и твердость

Никель. Во-первых, служит для придания сплаву вязкости. Во-вторых, также является легирующей присадкой, которая защищает сталь от коррозии. В общем-то, по совокупности этих качеств весьма схож с молибденом.

Кремний. Как ни странно, но его применяют для придания клинку ножа упругости. В некоторых отношениях его свойства аналогичны таковым у марганца.

Вольфрам. Чрезвычайно популярен у производителей элитных ножей, так как используется для резкого повышения устойчивости изделия к износу. Также он придает стали особую твердость и устойчивость к действию даже экстремально высоких температур. Если вольфрам сочетается с молибденом или хромом, материал становится «быстрорежущим». Небольшое отступление: вольфрам, никель и молибден — ключевые присадки не только при изготовлении ножевой стали, но и в производстве танковой брони. Без этих элементов невозможно получить действительно высокое ее качество.

Ванадий. Как и многие из вышеперечисленных добавок, придает стали твердость и прочность. Крайне важен при изготовлении мелкозернистых сплавов. Используется не только для изготовления ножевых сталей, но и для выработки все той же танковой брони.

Некоторые полагают, что к присадкам следует относить и азот, но такая точка зрения неверна: дело в том, что в сплав он попадает из воздуха, да и какого-то влияния на его характеристики не оказывает ни в малейшей степени.

Область применения

Температура плавления во много определяет то, при каком нагреве металл начинает терять свои основные свойства: твердость (hrc), пластичность и другие. Сталь 40 х, характеристики которой можно встретить во многих методических описаниях, уже при нагреве до 350 градусов Цельсия начинает становиться более пластичной. Это не позволяет использовать этот металл, 13х или другие аналоги при создании изделий, которые эксплуатируются в сложных условиях.

Довольно большое распространение в последнее время получили металлы, которые получили маркировку aisi. Эти материалы являются улучшенными версиями обычных нержавеек: большая устойчивость к коррозии, твердость и другие качества. За счет проведения термической обработки изменяется структура материала.

Сегодня производится просто огромное количество различных металлов и сплавов, которые обладают уникальными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать металлы s290 и хв6. Как правило, область применения ограничивается стоимостью производства материала, так как для изготовления неответственных деталей никто не использует дорогой металл. К примеру, s290 можно использовать для изготовления ножа, но сплав существенно повысит конечную стоимость изделия.

Поливинилхлоридный пластикат И40-13А

Полимеры— Пластикаты поливинилхлоридные производства «Башпласт»

ООО «Башпласт» на RusCable.Ru:— все марки ООО «Башпласт»— страница ООО «Башпласт»

И40-13Аот других производителей

Внешний вид: Выпускается в виде гранул натурального цвета.

Описание: Поливинилхлорид – синтетический термопластичный полярный полимер. Продукт полимеризации винилхлорида. Порошок сыпуч и хорошо перерабатывается. Первые две буквы в условном обозначении поливинилхлоридного пластиката типов ИО обозначают тип пластиката:ИО – изоляционный и для оболочек. Две последующие цифры указывают порядок величины удельного объемного электрического сопротивления при 20 °С.

Применение: Поливинилхлоридный пластикат предназначен для изготовления изоляции проводов и кабелей, эксплуатирующихся при температуре от минус 40°С до плюс 50°С.

Получение: Термопластичный материал, полученный переработкой поливинилхлоридной композиции с добавлением пластификаторов, лубрикантов (механо-химических стабилизаторов), пигментов и термостабилизаторов хлористого водорода.

Технические характеристики:

Наименование показателей

Первый сорт

Удельное объёмное электрическое сопротивление при 20°С, Ом*см, не менее

3*1013

Количество посторонних включений, (до 0,5 мм), шт, не более

29

Прочность при разрыве, МПа (кгс/см2), не менее

17,6 (180)

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее

200

Температура хрупкости, °С, не выше

-40

Температура размягчения, °С

180±10

Твердость при 20 °С, МПа (кгс/см2), не менее

1,47 (15)

Водопоглощение, %, не более

0,26

Плотность, г/см3, не более

1,28-1,32

Светостойкость при 70 °С, час, не менее

1000

Горючесть: метод А, с, не более

30

Примечание: Освоено производство пластиката с использованием стабилизаторов, не содержащих соединений свинца (БС).

Условия хранения: Поливинилхлоридный пластикат должен храниться в закрытом помещении, исключающем попадание прямых солнечных лучей и на расстоянии не менее 1 м от нагревательных приборов. Температура хранения пластиката должна быть не ниже температуры его морозостойкости и не выше 35 °С. Перед пуском в переработку поливинилхлоридный пластикат должен быть выдержан не менее 12 ч в производственном помещении.

Гарантийный срок хранения: В закрытом помещении — 1 год со дня изготовления, в условиях длительного хранения в нормальных складских условиях при температуре от +5°С до +35°С — 11 лет со дня изготовления.

Класс опасности: 4 класс.

Упаковка: Специализированные мягкие контейнеры типа МКР-1,0Л, МКО-1,0С и МКР-1,0С с полиэтиленовым вкладышем массой 500-700 кг (полувагон 40 тн) и 4-5 слойные бумажные мешки марки НМ с полиэтиленовым вкладышем или полипропиленовые мешки массой 25±0,5 кг (вагон 60тн.).

Транспортировка:  Пластикат, упакованный в специализированные мягкие контейнеры или помещенный в универсальные контейнеры, транспортируют автомобильным транспортом в открытых транспортных средствах или на открытом подвижном составе в соответствии с техническими условиями погрузки и крепления грузов.

Макроструктура и загрязненность 14ХН3МА

Макроструктура стали готовых прутков по ТУ 3-850-80 проверяется на изломах и протравленных темплетах, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 4543 и не должна иметь усадочной раковины, рыхлости, пузырей, трещин, расслоений, шлаковых включений и флокенов. При обнаружении флокенов сталь бракуется. Оценка макроструктуры на протравленных темплетах производится по шкалам ГОСТ 10243. Допускаются: центральная пористость; точечная неоднородность; ликвационный квадрат, общая, краевая и подусадочная ликвация не более балла 2; послойная кристаллизация и светлый контур не более балла 3. Не допускаются подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины. Сталь контролируется на загрязненность неметаллическими включениями, содержание которых определяется по ГОСТ 1778 на 6-ти образцах и не должно превышать содержание в баллах (средний/максимальный): — Точечные ОТ — 2,0/4,0; — Строчечные ОС — 3,0/4,0; — Хрупкие СХ — 3,5/4,0; — Пластичные СП — 2,5/4,0; — Недеформирующиеся СН — 2,5/4,0; — Сульфиды С — 2,5/4,0; Нитриды Н — 1,5/2,5.

применение в различных областях, надёжность и характеристика изготовляемых из неё изделий

Сталь — это

сплав нескольких химических элементов. Как правило, он создаётся в определённых целях и с узким спектром использования.

Сталь 40×13 не ржавеет в любых погодных условиях, подходит для изготовления бытовых приборов, ножей и посуды. Не содержит вредных химических веществ, то есть её можно безопасно использовать в пищевой отрасли и промышленности.

Ещё одним плюсом является высокая жаропрочность, а также устойчивость к коррозийным эффектам. Эти особенности сплав приобретает в результате закаливания из-за специального технологического процесса изготовления. Во время этого происходит полное растворение карбида, именно поэтому вещество не вступает в химические реакции с окружающими.

Характеристики


совершенно различные формы

Составляющие после закаливания:

  • карбидные частицы,
  • мартенситы,
  • остаточные аустениты.

Последний элемент влияет на жёсткость полученной стали: чем выше температура закаливания, тем ниже жёсткость/твёрдость. Именно поэтому, если требуется сталь для ножей (мягкую сталь в ножах точить намного проще и удобнее), то идеальной температурой закаливания будет 1050 градусов и выше.

Применение

Раньше этот материал использовался для изготовления советских и недорогих кухонных ножей. К сожалению, из-за своей низкой стоимости они отличались сравнительно плохим качеством (из-за заводов-изготовителей ножей, а не стали), но для обычных бытовых и кухонных целей подходили отлично. Таким ножом с лёгкостью можно было разделывать курицу, другие мясные блюда, но самый главный плюс — безопасность для здоровья. Никакого риска заразиться какой-нибудь химической болезнью, используя сталь 40×13, просто не существует.

главным составляющим

Стоит заметить, что медицинские скальпели изготавливаются именно из вышеуказанного сплава, что подтверждает информацию про безопасность для человеческого организма. Ещё из этой стали производят различные технические приспособления: подшипники, пружины, элементы для измерительных систем, детали компрессора и многие необходимые в повседневной жизни вещи.

Одним из главных минусов является тот факт, что использовать эту сталь для сварки категорически нельзя. При резком изменении температуры она теряет многие свои свойства, начинает ржаветь, разрушается кристаллическая решётка.

Отзывы

Широкий круг потребителей отзывается об изделиях из данного материала положительно. Люди отмечают полное отсутствие ржавчины на всём протяжении работы с инструментом, а также высокую прочность

Производство этой марки занимает важное место в металлургии России, второе место по количеству объёмов, изготовляемых в год. Долговечность материала отмечают многие потребители

Прочность не заставляет покупателя мучиться над постоянной починкой и заточкой, если речь идёт о кухонном ноже, или над заменой различных деталей в механизмах. Грубо говоря, люди приобретают изделия из этого материала по следующим причинам:

  • долговечность,
  • высокая прочность,
  • низкая стоимость.

Обрабатывать лезвия кухонных ножей из материала этой марки не составляет труда. Достаточно использовать обычный точильный камень, который должен быть в каждом доме. Металл отличается своей мягкостью (в пределах разумного), поэтому прикладывать много сил, чтобы его наточить, не приходится. Дополнительной фишкой является то, что изделие остаётся острым длительное время.

Нельзя не отметить, что изделия не нуждаются в тщательном уходе, разве что придётся их своевременно точить (если речь идёт про ножи). В остальном же изделие достаточно купить, а служить оно будет долго, главное — не работать с твёрдыми поверхностями, так как лезвие ножей достаточно сильно гнётся при серьёзных физических нагрузках.

ГОСТы на прокат стали 40х13

  • ГОСТ 19903-2015
  • ГОСТ 1133-71 «Кованая круглая и квадратная. Сортамент»;
  • ГОСТ 18143-72 «Проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия.»;
  • ГОСТ 18907-73 «Прутки нагартованные, термически обработанные шлифованные из высоколегированной и коррозионно-стойкой стали. Технические условия.»;
  • ГОСТ 5582-75 «Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия»;
  • ГОСТ 5632-72 «Высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки»;
  • ГОСТ 5949-75 «Сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная.
  • ГОСТ 4405-75 «Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.»;
  • ГОСТ 14955-77 «Качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия.»;
  • ГОСТ 2590-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.»;
  • ГОСТ 2591-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.»;
  • ГОСТ 7417-75 «Калиброванная круглая. Сортамент.»;
  • ГОСТ 4405-75 «Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.»;
  • ГОСТ 8559-75 «Калиброванная квадратная. Сортамент.»;
  • ГОСТ 8560-78 «Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент.»;
  • ГОСТ 1133-71 «Кованая круглая и квадратная. Сортамент.»;
  • ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.»;
  • ГОСТ 103-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.»;
  • ГОСТ 5949-75 «Сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия.»;
  • ГОСТ 2879-2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.»;
  • ТУ 14-11-245-88 «Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.»;
  • ОСТ 3-1686-90 «Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.»;

Резка

Исходные данные

Обрабатываемость резанием Ku

Состояние

HB, МПа

sB, МПа

твердый сплав

быстрорежущая сталь

закаленное отпущенное

340

≥735

0,6

0,4

Коррозионная стойкость

Вид коррозии

t

Длительность испытания

Среда

Балл или группа стойкости

ч

Общая

720

H2SO4 (концентрированная)

H2SO4 (р-р 63,4%)

720

Аммиак (24%)

Для увеличения стойкости к коррозии рекомендуется закалку и отпуск проводить при t=250–3000С.

Сталь 40Х13 – химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Кремний

Марганец

Никель

Сера

Углерод

Фосфор

Хром

0,6

0,6

0,6

0,025

0,35–0,44

0,035

12–14

Марка 40Х13 – физические свойства

t

r

R 109

E 10-5

l

a 106

C

кг/м3

Ом·м

МПа

Вт/(м·град)

1/Град

Дж/ (кг·град)

7650

590

2.18

461

100

7630

650

2.14

10.8

482

200

7600

710

2.06

27.2

11.9

523

300

7570

790

1.98

28.3

12.3

565

400

7540

860

1.88

29.1

607

500

7510

940

1.76

29.1

13.6

674

600

7480

1000

1.63

29.1

13.5

775

700

7450

1120

1.48

28.3

13.8

988

800

7420

1180

1.4

27.9

14.6

825

900

1160

28.5

691

Сталь 40Х13 – точные и ближайшие зарубежные аналоги

Англия

Германия

Евросоюз

Испания

Италия

Китай

BS

DIN, WNr

EN

UNE

UNI

GB

1.4031

1.4034

X38Cr13

X39Cr13

X40Cr13

X42Cr13

X46CM3

X46Cr13

1.4031

1.4034

X39Cr13

X40Cr13

X41Cr13

F.3404

F.3405

X40Cr13

X45Cr13

X40Cr14

X41Cr13KU

X46Cr13

Польша

США

Франция

Чехия

Швеция

Япония

PN

AFNOR

CSN

SS

JIS

X40Cr14

Z33C13

Z38C13M

Z40C13

Z40C14

Z44C14

Z50C14

Материал 40Х13 – область применения

Сталь марки 40Х13 используют в машиностроении для изготовления деталей с высокой износостойкостью/ прочностью, работающих в коррозионных средах или при температурах до 4500С.

Условные обозначения

HRCэ

HB

KCU

y

d5

sT

МПа

кДж / м2

%

%

МПа

МПа

Твердость по Роквеллу

Твердость по Бринеллю

Ударная вязкость

Относительное сужение

Относительное удлинение при разрыве

Предел текучести

Предел кратковременной прочности

Ku

s0,2

t-1

s-1

Коэффициент относительной обрабатываемости

Условный предел текучести с 0,2% допуском при нагружении на значение пластической деформации

Предел выносливости при кручении (симметричный цикл)

Предел выносливости при сжатии-растяжении (симметричный цикл)

N

число циклов деформаций/ напряжений, выдержанных объектом под нагрузкой до появления усталостного разрушения/ трещины

Без ограничений

Ограниченная

Трудно свариваемая

Подогрев

нет

до 100–1200С

200–3000С

Термообработка

нет

есть

отжиг

R

Ом·м

Удельное сопротивление

r

кг/м3

Плотность

C

Дж/(кг·град)

Удельная теплоемкость

l

Вт/(м·град)

Коэффициент теплопроводности

a

1/Град

Коэффициент линейного расширения

E

МПа

Модуль упругости

t

Температура

Как изготовить нож из стали 40Х13

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

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

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

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

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

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

Механические свойства стали 30Х13

Прокат Размер, мм Направление Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Предел кратковременной прочности, ST, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2
Лист 1 — 4 Продольный 500 15
Поковки Продольный 850 710 12 40 350
Проволока До Ж6 700 12 350

Коррозийная стойкость стали

Среда Температура, °С Длительность испытания, час Глубина коррозии, мм/год
Морская вода 100 93 0,01
63,4 % раствор H2SO4 15 24 2,1
Пар — воздух 100 50 0,018

Примечание: Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется производить отпуск при температуре до 300 ºС или свыше 650 ºС.

Механические свойства стали при повышенных температурах

Температура испытаний, °С Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2

Прокат. Нормализация при
1000 °С, воздух. Отпуск при 650 °С, 2 — 3 часа
20 700 940 16 52 54
200 660 820 14 58 127
300 630 770 13 53 122
400 570 710 13 53 157
500 530 610 14 55 162
600 410 450 21 81 157
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Деформированный
Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с
-1
800 77 89 67 98
900 93 130 82 82
1000 50 76 70 97
1100 37 43 71 98
1200 26 29 74 98

Механические свойства прутков в зависимости от тепловой выдержки

Режим термообработки Температура, °С Время, час Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2
550 3000 672 860 16 51 44
Закалка при 1000 °С, воздух. 600 3000 620 800 20 56 50
Отпуск при 650 °С, воздух. 550 7000 610 800 18 54 49
600 10000 420 — 450 670 23 — 26 57

Механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 Твердость, НВ
Закалка при 1050 °С, воздух
200 1300 1600 13 50 81 46
300 1270 1460 14 57 98 42
450 1330 1510 15 57 71 45
500 1300 1510 19 54 75 46
600 920 1020 14 60 71 29
700 650 78 18 64 102 20

Механические свойства стали при испытании на длительную прочность

Предел ползучести, МПа Скорость ползучести %/ч Температура, °С
131 1/100000 400
82 1/100000 450

Примечание: Предел выносливости σ-1 = 372 МПа при n = 107 (образцы гладкие).

Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75

Термообработка Сечение, мм Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 Твердость, НВ
Закалка при 950-1020 °С, масло. Отпуск при 200-300 °С, воздух или масло. Образцы (50)

Свойства по стандарту

ГОСТ 18143-72

Термообработка Сечение, мм Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 Твердость, НВ
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. 1,0 — 6,0 490 — 830 12

Свойства по стандарту

ГОСТ 18907-73

Термообработка Сечение, мм Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, % Относительное сужение, ψ, % Ударная вязкость, KCU, Дж / см2 Твердость, НВ
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. 1-30 530 — 780 12

Свойства по стандарту

ГОСТ 25054-81

Выбор оптимального режима термической обработки

В зависимости от конкретных производственных условий, сталь термически обрабатывают по двум вариантам:

  1. Нормализацией при температуре выдержки 1050…1100 °С, с последующим высоким отпуском с 600…650 °С. Нормализация стабилизирует структуру стали, снижает количество остаточного аустенита, и улучшает обрабатываемость на металлорежущих станках. Это позволяет использовать такую технологию термообработки для получения заготовок ступенчатых валов и осей, работающих преимущественно в средах с повышенной влажностью, а также в условиях коррозионно-механического износа.
  2. Ступенчатой закалки с высоким отпуском. Продолжительность и количество циклов закалки зависит от требуемой поверхностной твёрдости и конечной микроструктуры. Закалка стали 40Х13 по такому способу выполняется для изделий, которые в процессе своей эксплуатации периодически подвергаются ударным нагрузкам.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

При выборе режима термообработки необходимо учитывать, что сталь 40Х13 штампуется при температурном интервале 950…1150 °С: именно в этом диапазоне материал обладает максимальной ковкостью.

Во всех случаях сталь перед обработкой подвергают отжигу. Это связано со следующими особенностями:

  • наличием карбидов хрома, которые образуются в процессе горячей прокатки заготовок. Они сосредотачиваются на границах зёрен вокруг основной, более пластичной структуры;
  • присутствием цементита, который по структуре и размерам зерна отличается от любого их карбидов хрома. Это вызывает остаточные напряжения растяжения, снижающие прочность;
  • опасности избыточного количества остаточного аустенита, который также повышает твёрдость и снижает пластичность;
  • склонности данной стали к деформационному упрочнению во время пластической деформации.

Опытным путём установлено, что для получения оптимальной макроструктуры режим отжига должен быть следующим: нагрев до 690…730 °С, с выдержкой до полного прогрева сечения детали и последующим охлаждением вместе с печью до 500…550 °С (далее – на воздухе). Конечная структура – зернистый перлит, которые положительно выделяется своей стабильностью, равновесностью и наличием мелкого зерна.

Технология термообработки

Нормализация стали 40Х13 применяется реже, в основном, после горячей штамповки/ковки, когда слиток или заготовка нагревались до максимально возможных температур. При длительном нагреве ускоряется рост зерна, что нежелательно с точки зрения трудоёмкости при окончательной обработке изделий. Нормализация, однако, необходима, если нормализованная и отпущенная деталь имеет сложную форму, с многочисленными перепадами в поперечных сечениях, а также при наличии острых углов и кромок.

Главная цель закалки — обеспечить достаточный процент мартенсита в стали. Такие требования выдвигаются, если деталь при эксплуатации будет испытывать значительные рабочие напряжения. Максимально достигаемая твёрдость после закалки – обычно 50…55 НRC. Обеспечивается это следующим режимом термобработки: закалкой с 1000…1050 °С в масло, с последующим низким — при 230…280 °С – отпуском.

В связи с низким температурным интервалом термообработки нагрев производят в печах скоростного нагрева, имеющих системы высокоточного автоматического контроля температуры.

Особые требования к соблюдению технологических режимов закалки стали 40Х13:

  1. Температура сред, используемых для охлаждения изделий после их закалки, должна быть на 50…75 °С ниже температуры окончания мартенситного превращения. Оно для рассматриваемой марки стали составляет 650…670 °С. В качестве таких сред используются масло, щёлочные или солевые расплавы. Например, соответствующими возможностями обладает расплав солей KNO3 и NaNO3 в соотношении 1:1. Масляные ванны менее предпочтительны, поскольку при длительных выдержках металл науглероживается. Это, хоть и повышает дополнительно твёрдость, но ухудшает обрабатываемость заготовок, особенно при точении и фрезеровании.
  2. Время выдержки изделий при закалке и последующем охлаждении составляет до нескольких часов. Такой длительный период выдержки обусловлен необходимостью создать условия для полного мартенситного превращения.
  3. Скорость дальнейшего (после отпуска) охлаждения закалённых заготовок особого значения не имеет, и определяется только производственными возможностями. При этом предпочтительнее охлаждать детали не в печи, а на открытом, но спокойном воздухе. В таких условиях мартенситное превращение протекает в полном объёме.
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.