40х13 сталь характеристики гост
Обновлено: 03.05.2024
КЛАССИФИКАЦИЯ ХРОМИСТЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, СТАЛЬ 08Х13, 12Х13, 20Х13
Сталь 30Х13. По своим свойствам и применению сталь 30Х13 аналогична стали 40Х13. Коррозионная стойкость стали 30Х13 несколько выше, чем у стали 40Х13, а прочностные характеристики — несколько ниже.
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
Превращения и микроструктура стали 40Х13
- При нагреве сталь 40Х13 имеет полиморфное альфа-гамма превращение в интервале температур от 820 °С (Ас1) до 880 (Ас3).
- 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.
- Сталь 40Х13 имеет наилучшую коррозионную стойкость после закалки с температуры, которая обеспечивает полное растворение карбидов.
- Сталь 40Х13 имеет достаточно высокую прокаливаемость: закалка деталей может производиться при охлаждении в масле или на воздухе.
- В стали 40Х13 перед перлитным превращением аустенита из него выделяются карбиды Cr23C6. После обеднения аустенита по углероду происходит перлитное превращение аустенита.
- Интервал мартенситного превращения в стали 40Х13 составляет 270-80 °С. При закалке с температур 980-1000 °С происходит практически полное превращение аустенита в мартенсит.
- Промежуточное (бейнитное) превращение в стали 40Х13 отсутствует.
- 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.
- 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
- 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 %.
- 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
Механические свойства стали 40Х13
при повышенных температурахКоррозионная 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.
Специальные свойства стали 40Х13
При работе стали 40Х13 в водороде предельные допустимые параметры атмосферы составляют 600 °С и 80 МПа.
Плотность стали 40Х13 — 7,68 г/см3.
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.
Конструкционная легированная сталь 40Х
Сталь 40Х относится к конструкционным легированным сталям и применяется для изготовления следующих деталей:
- оси,
- валы,
- вал-шестерни,
- плунжеры,
- штоки,
- коленчатые и кулачковые валы,
- кольца,
- шпиндели,
- оправки,
- рейки,
- зубчатые венцы, болты,
- полуоси,
- втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.
Расшифровка стали 40Х
Число 40 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х равно 0,4%.
Буква Х указывает среднее содержания хрома до 1,5%.
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
| C, углерод | Mn, марганец | Si, кремний | P, фосфор | S, сера | Cr, хром | Ni, никель | Cu, медь | As, мышьяк |
| 0,36-0,44 | 0,5-0,8 | 0,17-0,37 | не более 0,25 | не более 0,04 | не более 0,035 | не более 0,25 | не более 0,25 | не более 0,08 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 40Х | 0,36-0,44 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | — | — | — | — | — | — |
- В стали 40Х допускается массовая доля остаточных элементов, не более: вольфрама — 0,20 %, молибдена — 0,11 %, ванадия — 0,05 % и остаточного или преднамеренно введенного титана (за исключением стали марок,
перечисленных в примечании 1 настоящей таблицы) — не более 0,03 %. - Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.
Твердость по Бринелю ГОСТ 4543-2016
Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном
(ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим
высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам,
указанным в таблице
| Марка стали | Твердость НВ, не более |
| 40Х | 217 |
Примечание: Согласно ГОСТ 4543-71 твердость калиброванного проката в отожженном или высокоотпущенном состоянии, а также горячекатаного проката в нормализованном с последующим высоким отпуском состоянии может быть на 15 единиц НВ больше.
Свариваемость
Трудносвариваемая.
Способы сварки:
- РДС (ручная дуговая сварка), ЭШС (электрошлаковая сварка). Необходимы подогрев и последующая термообработка.
- КТС (контактная сварка) — необходима последующая термообработка.
Применение стали 40Х для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| 40Х ГОСТ 4543 | Поковки ГОСТ 8479. Сортовой прокат ГОСТ 4543 | От -40 до 450 | Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 30°С до минус 40°С |
Применение стали 40Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
Допускается применять крепежные изделия из сталей марки 40Х при температурах ниже минус 40°С до минус 60°С, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м (3 кгс·м/см ) ни на одном из испытуемых образцов.
Применение стали для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды, °С | Дополнительные указания по применению |
| 40Х ГОСТ 4543 | Сортовой прокат ГОСТ 4543, ГОСТ 1051 | От -40 до 450 | Применяются после улучшающей термообработки (закалка и высокий отпуск) |
Применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур
| Марка стали | Закалка + отпуск при температуре, °С | Примерный уровень прочности, Н/мм (кгс/мм 2 ) | Температура применения не ниже, °С | Использование в толщине не более, мм |
| 40Х | 500 | 1000(100) | -60 | 30 |
Стойкость стали 40Х против щелевой эрозии
| Группа стойкости | Балл | Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T |
| Пониженной стойкости | 4 | 0,15-0,25 |
Применение стали 40Х для изготовления основных деталей арматуры атомных станций
| Марка стали | Вид полуфабриката или изделия | Максимально допустимая температура применения, °С |
| 40Х ГОСТ 4543 | Поковки. Крепеж | 500 |
Технологические свойства
- Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
- Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,2 и Kv б.ст = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σв = 610 МПа.
- Флокеночувствительность — чувствительна.
- Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
Механические свойства стали 40Х по ГОСТ 4543-2516
Механические свойства металлопродукции, определяемые при температуре 20°С (-10/+15°С) на продольных термически обработанных образцах или образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок, должны соответствовать нормам, указанным в таблице
| Режим термической обработки | Закалка | Температура, °С | 860 |
| Среда охлаждения | Масло | ||
| Отпуск | Температура, °С | 500 | |
| Среда охлаждения | Вода или масло | ||
| Механические свойства, не менее | Предел текучести σт, Н/мм 2 | 785 | |
| Временное сопротивление σв, Н/мм 2 | 980 | ||
| Относительное удлинение δ5, % | 10 | ||
| Относительное сужение Ψ, % | 45 | ||
| Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 | 59 | ||
| Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм | 25 | ||
Механические свойства по ГОСТ 4543-71 при нормальной температуре
Предел текучести σт, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 785(80);
Временное сопротивление σв, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 980(100);
Относительное удлинение δ5, %, не менее — 10;
Относительное сужение Ψ, %, не менее- 45;
Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 (кгс*м/см 2 ), не менее — 59(6);
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | |||
| +20 | -20 | -40 | -70 | |
| Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 650 °С | 160 | 148 | 107 | 85 |
| Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 580 °С | 91 | 82 | — | 54 |
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||||||
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле | 25 | — | 780 | 980 | 10 | 45 | 59 | — |
| ГОСТ 8479-70 | Поковка: | ||||||||
| нормализация | 500-800 | 245 | 245 | 470 | 15 | 30 | 34 | 143-179 | |
| 300-500 | 275 | 275 | 530 | 15 | 32 | 29 | 156-197 | ||
| закалка+отпуск | 500-800 | 275 | 275 | 530 | 13 | 30 | 29 | 156-197 | |
| нормализация | До 100 | 315 | 315 | 570 | 17 | 38 | 39 | 167-207 | |
| 100-300 | 14 | 35 | 34 | ||||||
| закалка+отпуск | 300-500 | 315 | 315 | 570 | 12 | 30 | 29 | 167-207 | |
| 500-800 | 11 | 30 | 29 | ||||||
| нормализация | До 100 | 345 | 345 | 590 | 18 | 45 | 59 | 174-217 | |
| 100-300 | 345 | 17 | 40 | 54 | |||||
| закалка+отпуск | 300-500 | 14 | 38 | 49 | |||||
| До 100 | 395 | 395 | 615 | 17 | 45 | 59 | 187-229 | ||
| 100-300 | 15 | 40 | 54 | ||||||
| 300-500 | 13 | 35 | 49 | ||||||
| До 100 | 440 | 440 | 635 | 16 | 45 | 59 | 197-235 | ||
| 100-300 | 14 | 40 | 54 | ||||||
| До 100 | 490 | 490 | 655 | 16 | 45 | 59 | 212-248 | ||
| 100-300 | 13 | 40 | 54 | ||||||
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ |
| 101-200 | 490 | 655 | 15 | 45 | 59 | 212-248 |
| 201-300 | 440 | 635 | 14 | 40 | 54 | 197-235 |
| 301-500 | 345 | 590 | 14 | 38 | 49 | 174-217 |
Примечание: Закалка с 840-860 °С в масле; отпуск при 580-650 °С, охл. на воздухе.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB |
| 200 | 1560 | 1760 | 8 | 35 | 29 | 552 |
| 300 | 1390 | 1610 | 8 | 35 | 20 | 498 |
| 400 | 1180 | 1320 | 9 | 40 | 49 | 417 |
| 500 | 910 | 1150 | 11 | 49 | 69 | 326 |
| 600 | 720 | 860 | 14 | 60 | 147 | 265 |
Примечание: Закалка с 850 °С в воде.
Механические свойств при повышенных температурах
| tисп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 550 °С | |||||
| 200 | 700 | 880 | 15 | 42 | 118 |
| 300 | 680 | 870 | 17 | 58 | — |
| 400 | 610 | 690 | 18 | 68 | 98 |
| 500 | 430 | 490 | 21 | 80 | 78 |
| Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный; скорость деформирования 5 мм/мин; скорость деформации 0,002 1/с | |||||
| 700 | 140 | 175 | 33 | 78 | — |
| 800 | 54 | 98 | 59 | 98 | — |
| 900 | 41 | 69 | 65 | 100 | — |
| 1000 | 24 | 43 | 68 | 100 | — |
| 1100 | 11 | 26 | 68 | 100 | — |
| 1200 | 11 | 24 | 70 | 100 | — |
Термообработка ГОСТ 4543-71
Примечание: Размер сечения заготовки для термической обработки
(диаметр круга или сторона квадрата), мм, не менее — 25.
Сталь 40Х13 коррозионностойкая
Цифра 40 указывает среднюю массовую долю углерода в стали сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х13 составляет 0,40%.
Буква Х указывает, что сталь легирована хромом (Cr), цифра 13 после буквы указывает, что средняя массовая доля хрома составляет 13%.
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88
- Калиброванный пругок ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75.
- Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.
- Проволока 18143-72.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
Характериситики, свойства и применение
Сталь 40Х13 является хромистой коррозионностойкой (нержавеющей) сталью мартенситного класса и применяется для изготовления деталей работающие при температуре до 400-450°С, а также деталей, работающие в коррозионных средах, например:
- режущий инструмент,
- мерительный инструмент,
- пружины для работы до 400-450°C;,
- карбюраторные иглы,
- предметы домашнего обихода,
- клапанные пластины компрессоров и другие детали
Cталь 40Х13 выплавляется в индукционных или дуговых печах. Сталь склонна к образованию горячих трещин при больших скоростях нагрева и охлаждения. При нагреве металл сажают в печь при температуре 500-540 °С, далее вместе с печью медленно нагревают до 830 °С. После выравнивания температуры по сечению можно вести ускоренный нагрев;
Cталь деформируется. Температура начала горячей деформации 1100°С, конца 850 °С. После деформации обязательно медленное охлаждение в стопе или песке;
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)
| C | Si | Mn | Cr | S | Р | Ti | Cu | Ni |
| не более | не более | |||||||
| 0,36-0,45 | 0,8 | 0,8 | 12,0-14,0 | 0,030 | 0,025 | 0,2 | 0,30 | 0,6 |
Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)
| Номер марки | Массовая доля элементов, % | |||||||
| Углерод | Кремний | Марганец | Хром | Железо | Сера | Фосфор | Коррозионно- стойкая | |
| Не более | ||||||||
| 1-17 | 0,36-0,45 | Не более 0,80 | Не более 0,80 | 12,00-14,00 | Осн. | 0,025 | 0,030 | + |
Термообработка
Рекомендуемые режимы термической обработки:
- I — отжиг при 740-780 °С;
- II — закалка с 1030-1100°С на воздухе или в масле, отпуск при 550-650 °С;
- III — закалка с 1050-1100°С в масле, отпуск при 200-300 °С.
При проведении термической обработки следует учитывать возможность самопроизвольного растрескивания детали при длительном вылеживании, поэтому отпуск проводится сразу после закалки.
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σв, МПа | δ5, % | Твердость |
| не менее | |||||
| ГОСТ 5949-75 | Пруток.Закалка с 1000-1050 °С в масле; отпуск при 200-300 °С, охл. на воздухе или в масле | Образцы | — | — | Не менее HRCэ 52 |
| ГОСТ 18907-73 | Пруток: шлифованный, обработанный на заданную прочность отожженный | 1-30 | |||
| tотп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ, НВ |
| 200 | 1620 | 1840 | 1 | 2 | 19 | 52 |
| 350 | 1450 | 1710 | 11 | 22 | 25 | 50 |
| 500 | 1390 | 1680 | 7 | 9 | 19 | 51 |
| 700 | 500 | 780 | 35 | 59 | 71 | НВ 217 |
ПРИМЕЧАНИЕ: закалка с 1000 °С в масле.
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп, °С | Состояние поставки | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 410 470 510 | Закалка с 1030-1050°С на воздухе; отпуск при 530°С, выдержка 2ч, охл. на воздухе | 1420 1310 960 980 | 1670 1360 1130 1070 | 6 7 12 12 | 34 36 45 49 | 11 — 6 — |
| 20 200 300 400 500 600 | Закалка с 1050°С на воздухе; отпуск при 600 °С, выдержка 3ч. | 890 810 710 670 470 255 | 1120 940 900 780 520 300 | 13 11 10 12 20 21 | 32 40 39 45 77 84 | 12 49 69 73 78 118 |
| 20 400 450 500 | Закалка с 1050°С на воздухе; отпуск при 650 °С, выдержка 3ч. При 20°С НВ 277-286 | 710 — 540 — | 930 — 640 540 | 14 — 15 18 | 42 — 44 67 | 24 93 — 132 |
| 800 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 | Образец деформированный диаметром 6 мм и длиной 30 мм; скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/c | 120 100 74 51 45 43 34 27 | 130 125 90 75 57 53 40 32 | 64 68 84 70 73 60 64 60 | 96 92 96 98 100 98 100 100 | — — — — — — — — |
Механические свойства при 20 °С в зависимости от тепловой выдержки
ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ-1 = 370 МПа при σв=880 МПа, HB 270.
| Состояние поставки | KCU, Дж/см 2 при температуре, °С | |
| +20 | -78 | |
| Пруток диаметром 55 мм | 54 | 7 |
| Температура ковки, °С | Начала 1200, конца 850. Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу. |
| Свариваемость | Не применяется для сварных конструкций. |
| Обрабатываемость резанием | Kv тв.спл. = 0,6 и Kv б.ст. = 0,4 в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 340 и σв=730 МПа. |
Коррозионная стойкость
| Среда | Температура, °С | Длительность испытания, ч | Глубина коррозии, мм/год |
| H2SO4 (концентрированная) | 20 | 720 | 0,01 |
| H2SO4 (63,4%-ный раствор) | 40 | 24 | 5,27 |
| Аммиак (24%-ный) | 20 | 720 | 0,0032 |
Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии
| Группа стойкости | Балл | Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T | Материал (Хромистая нержавеющая сталь) |
| Стойкая | 3 | 0,25-0,75 | 40X13 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).
Сталь 30X13 коррозионно-стойкая мартенситного класса
ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ-1 = 372 МПа при n = 10 7 .
Коррозионная стойкость [10]
| Вид коррозии | Среда | Температура, °C | Длительность испытания, ч | Глубина коррозии, мм/год | Балл стойкости |
| Общая | Вода дистиллированная | 20 | 2 | ||
| Вода шахтная (кислая, pH = 0,5) | 20 | 1 | |||
| Морская вода | 100 | 93 | 0,01 | ||
| 63,4 %-ный раствор H3SO4 | 15 | 24 | 2,1 | ||
| Пар-воздух | 100 | 50 | 0,018 | 1 | |
| Промышленная атмосфера | 20 | 3 | |||
| Точечная | Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется производить отпуск при температуре 300°C или выше 650°C | ||||
| Коррозионное растрескивание | |||||
| Межкристаллитная | Проверка на склонность к МКК по ГОСТ 6032-89 не предусмотрена | ||||
Механические свойства по ТУ (не менее) [5]
Для плоских образцов l=5,65√F н l=5d — дли цилиндрических.
Механические свойства стали при разных температурах [6]
| t, °C | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м 2 |
| 20 | 900 | 710 | 16 | 52 | 550 |
| 200 | 830 | 670 | 14 | 57 | 1300 |
| 300 | 790 | 640 | 13 | 53 | 1250 |
| 400 | 720 | 580 | 12 | 52 | 1600 |
| 450 | — | — | — | — | 1700 |
| 500 | 620 | 540 | 14 | 54 | 1650 |
| 550 | 540 | 490 | 16 | 69 | 1600 |
| 600 | 460 | 420 | 21 | 80 | 1600 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Термическая обработка — режим I, пруток, продольные
Механические свойства стали (пруток, продольные образцы) при 20 °C после старения [6]
| tст., °C | τст, ч | σв, МПа | σ0,2, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м 2 |
| Исходное состояние | 960 | 720 | 16 | 52 | 550 | |
| 500 | 20 000 | 930 | 720 | 15 | 50 | 350 |
| 650 | 3000 | 875 | 690 | 16 | 51 | 450 |
| 550 | 7000 | 820 | 620 | 18 | 54 | 500 |
| 600 | 3000 | 820 | 630 | 20 | 56 | 600 |
| 600 | 10000 | 680 | 440 | 24 | 57 | — |
Релаксационные свойства* при 450°C [6]
| σв, МПа | Остаточные напряжения στ , МПа, за время, ч | ||||
| 100 | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 | |
| 300 | 135 | 115 | 105 | 100 | 94 |
| 250 | 130 | 95 | 85 | 78 | 68 |
| 200 | 110 | 85 | 80 | 73 | 64 |
| 150 | 82 | 63 | 54 | 63 | 46 |
* Свойства жаропрочности: после термической обработки по режиму: 1000 °C, воздух+отпуск при 650 °C на HB 269-285. Предел ползучести для 1 % деформации за 100 тыс. ч при 400 °C составляет 134 МПа, а при 450 °C — 84 МПа.
Сталь 40Х13
Создать марку стали с идеальной структурой не представляется возможным, поэтому производители стремятся вывести сплавы с оптимальными характеристиками, предназначаемые для определённых целей. Например, можно сравнивать ножи из мягкой стали, который легче заточить, и ножи из твёрдого материала, отличающегося устойчивостью к механическим воздействиям, но трудно поддаваемого заточке. Такой анализ позволяет выбрать необходимый инструмент в зависимости от задачи, поставленной перед режущим инструментом.
Характеристики
Сложность химического состава сказывается на скорости процесса изготовления стали, это приводит к росту стоимости изделия.
Иногда качество ножа зависит не от конкретной марки, а качества термообработки. 40х13 сталь – это как раз тот самый случай. Она является одной из востребованных марок и имеет довольно устойчивые характеристики.
Из неё всегда делали медицинские скальпели, поэтому марка 40х13 всегда считалась лучшей. Такое мнение закрепилось из-за того, что это нержавейка, и великолепный рез скальпеля достигался за счёт очень тонкого лезвия и бритвенной заточки.
Достоинства
- Высокая жаропрочность.
- Коррозионная устойчивость.
- Абсолютно не ржавеет.
Не подвергается коррозии даже в морской воде. Это свойство используют изготовители ножей для дайверов. Но всё-таки инструментам нужен хороший уход. Если лезвие держать в постоянной сырости, оно потихоньку покрывается ржавчиной.
Недостатки
Сталь 40х13 для ножей имеет не только плюсы, но и минусы. Режущая кромка относительно мягкая, хорошо поддаётся заточке, но быстро тупится. По этой причине не рекомендуется приобретать ножи из стали 40х13 туристам или охотникам, так как его придётся часто точить.
Определённый минус ещё в том, что ножи очень гибкие, ими не рекомендуется резать твёрдые поверхности.
И ещё одно качество, говорящее не в пользу 40х13 – неустойчивость к агрессивной среде и высоким температурным режимам. Поэтому категорически запрещено применение при сварке.
Область применения
Применение сплава довольно широкое. В настоящее время его используют для изготовления кухонных ножей с невысокой стоимостью. Они нравятся домохозяйкам, так как за ними просто ухаживать, при соблюдении элементарных правил они почти не ржавеют. Лезвия ножей острые, легко затачиваются. Можно резать любые продукты: рыбу, мясо, фрукты, овощи. Инструменты совершенно безопасны в использовании.
Помимо этого, из 40х13 изготавливают:
- медицинские скальпели;
- приспособления для измерений;
- подшипники;
- пружины;
- маникюрные инструменты;
- компрессорные детали и многие другие предметы бытового назначения.
Ножи из сплава используют рыбаки, дайверы, туристы, водолазы и простые кухарки. Кто-то предпочитает иметь у себя сувенирные клинки, имеющие прекрасный внешний вид.
Химический состав стали
- количество углерода (С) в сплаве составляет от 0,36 до 0,45 процента;
- другая составляющая – кремний (Si). В процентном соотношении его количество не превышает 0,8. Столько же содержится марганца (Mn);
- устойчивость к коррозии придаёт легирующий компонент хром (Cr). От 12 до 14 процентов – отличный показатель;
- не обошлось без примесей в виде серы (S) – до 0,025%, и фосфора (P) – до 0,030%;
Технологические свойства
Свою устойчивость к коррозии сталь получает после прохождения сложного технологического процесса, который заключается в специальной закалке. Во время этого действия отмечается полное растворение карбида, как результат – антикоррозийная защита. Снижение стойкости к коррозии связано с низким содержанием хрома в карбиде или снижением температуры плавления до 6000С. При правильно проведённом технологическом процессе такого явления не должно быть.
Температура при этом составляет от 850 до 11000С. Такой величины достаточно для полного деформирования. Во избежание образования трещин в техпроцесс включены режимы нагрева и охлаждения, проводимые попеременно.
Из-за высокого содержания хрома сталь 40х13 нужно калить при высокой температуре, нагревать нужно очень точно.
Правильная закалка даёт высокую твёрдость (58HRC), но в ущерб пластичности. Считается, что твёрдость 40х13 должна лежать в пределах от 53 до 56 HRC. Значения, превышающие этот порог, либо сильно завышены, либо технология при закалке была нарушена. От такого действия сталь становится чересчур хрупкой.
Аналоги
Зарубежный аналог – сталь марки 420. Похожий состав и недорогая цена составляют серьёзную конкуренцию нашему материалу, за границей ещё и хорошо термообрабатывают. Из-за этого по некоторым параметрам российский материал немного отстаёт.
Отзывы
Популярность изделий из стали 40х13 подтверждают многочисленные отзывы пользователей инструментов. Особенно отмечены такие свойства, как острота и лёгкость заточки. Многим также нравится простота в уходе и антикоррозионные свойства.
Немало отзывов звучит от медицинских работников, в частности от хирургов. Ведь не зря материал называют медицинской сталью.
Рачительные хозяйки отмечают, что это вполне пригодная сталь для хозяйственно-бытового назначения при условии нормальной термообработки. Некоторые пользуются ножами около 20 лет, причём берут их даже в походы. Инструмент ни разу не подводил. Особенно радует лёгкое затачивание любыми подручными приспособлениями.
Нравятся инструменты из медицинской стали маникюристам и парикмахерам. Они также отмечают долговечность стальных изделий из 40х13. Щипцы и другие режущие инструменты нужны для придания ногтям определённой формы и опрятности. Мастер маникюра с десятилетним стажем восхищается прочностью: инструмент долгое время остаётся острым и не деформируется при затачивании.
Нельзя упускать такой момент, что любая, даже самая стойкая вещь, требует, чтобы к ней относились аккуратно и соблюдали минимальные требования. Лезвия ножей, например, не любят, чтобы их хранили в сырости. Нельзя оставлять грязной поверхность. Если пренебрегать этими правилами, на клинках появляется ржавчина. При заточке её можно убрать, но при этом пострадает долговечность.
Читайте также: