Чем варить сталь 30х13
Обновлено: 13.05.2024
Цифра 30 обозначает, что содержание углерода в стали составляет 0,3%.
Буква Х означает, что в стали содержится хром в количестве до 1,5%.
Вид поставки
- Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543—71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 10702-78.
- Калиброванный пруток ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560—78, ГОСТ 1051-73.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955—77.
- Лист толстый ГОСТ 1577—81, ГОСТ 19903—74.
- Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.
Назначение
Оси, валики, рычаги, болты, гайки и другие некрупные детали.
Применение стали 30Х 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 |
| 30Х 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 30Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
Допускается применять крепежные изделия из сталей марки 30Х 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 2 ) ни на одном из испытуемых образцов.
Применение стали 30Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33259-2015)
| Марка стали | Стандарт или ТУ на материал | Параметры применения | |||
| Болты, шпильки | Гайки | ||||
| Температура рабочей среды, ºС | РN, кгс/cм 2 , не более | Температура рабочей среды, ºС | PN, кгс/cм 2 , не более | 30Х | ГОСТ 4543 | От –40 до 425 | PN 200 | От –40 до 425 | PN 200 |
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 30Х | 0,24-0,32 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,80-1,10 | — | — | — | — | — | — |
Температура критических точек, °С
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | |||||||||
| ГОСТ 4543-77 | Пруток, закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле | 25 | — | 690 | 880 | 12 | 45 | 69 | — |
| ГОСТ 8479-70 | Поковка; закалка + отпуск | До 100 | 395 | 395 | 615 | 17 | 45 | 59 | 187-229 |
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | Место вырезки образца | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 40 | К | 510 | 720 | 22 | 66 | 216 |
| Ц | 490 | 680 | 27 | 65 | 196 | |
| 80 | К | 520 | 720 | 21 | 66 | 206 |
| Ц | 480 | 680 | 28 | 62 | 176 | |
| Ц | 420 | 680 | 28 | 60 | 167 | |
| 160 | К | 410 | 720 | 18 | 64 | 206 |
| Ц | 420 | 670 | 27 | 61 | 154 |
Примечание: Закалка с 850 °С в воде; отпуск при 550 °С.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 300 | 540 | 900 | 11 | 53 | 20 |
| 400 | 560 | 860 | 13 | 54 | 39 |
| 500 | 440 | 690 | 18 | 70 | 39 |
| 600 | 490 | 670 | 17 | 74 | 54 |
Примечание: Закалка с 800 °С в воде.
Механические свойств при повышенных температурах
| tисп. °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 300 | 570 | 790 | 25 | 65 | 127 |
| 400 | 510 | 650 | 21 | 74 | 68 |
| 600 | 450 | 500 | 14 | 75 | 83 |
Примечание: Пруток диаметром 40 мм; закалка с 860 °С в масле; отпуск при 500 °С.
Предел выносливости
| Характеристики прочности | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| σв = 450 МПа σ0,2 = 690 МПа | 333 | 240 |
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | |||
| +15 | -20 | -40 | -70 | |
| Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 200 °С, охл. в масле | 42 | 34 | 34 | 33 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Охлаждение замедленное.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.
Свариваемость
Сталь 30Х относится к ограниченно свариваемым. Способы сварки: РДС, ЭШС с подогревом и последующей термообработкой.
Прокаливаемость
Примечание: Количество мартенсита 50 %; критический диаметр после закалки в масле равен 15-25 мм.
Сталь 20х13 как варить
Низкоуглеродистая полуферритная сталь 08Х13 сваривается без подогрева при минимальной погонной энергии дуги с охлаждением до температуры ниже 100 о С после наложения каждого сварочного валика для предотвращения чрезмерного роста зерен и снижения ударной вязкости в околошовной зоне сварного соединения.
Изменение термического цикла сварки не одинаково влияют на сопротивление образованию холодных трещин высокохромистых сталей.
Содержание углерода в количестве от 0,1 до 0,2% в мартенситной (20Х13) и мартенсито-ферритной (12Х13) сталях обусловлено необходимостью ограничения в структуре зоны термического влияния количества свободного феррита, образование которого повышает хрупкость сварных соединений, неустраняемой последующей термической обработкой.
Улучшение свариваемости высокохромистых сталей с содержанием 13% хрома достигнуто уменьшением количества углерода в стали с одновременным легированием никелем.
При выборе электродов для сварки высокохромистых нержавеющих сталей требуется обеспечить следующие основные свойства наплавленного металла и металла шва:
а) стойкость против атмосферной коррозии и в слабо агрессивных жидких средах;
б) жаростойкость до температуры 650 о С;
в) жаростойкость до температуры 550 о С.
Этим условиям удовлетворяет металл, наплавленный сварочными электродами типа Э-12Х13, который имеет химический состав, структуру и свойства, ближе к сталям этой группы.
Сталь 20х13 и её особенности, характеристики и использование
Расшифровка стали
Итак, начнем, пожалуй, с самого простого. Правильно расшифровывать марки стали — весьма полезный навык, без которого не обойтись, если приходится часто работать с различными сплавами.
Так как в отечественной металлургии все еще используется советская система наименования и ГОСТов, абсолютно любая марка стали расшифровывается примерно по одному и тому же принципу. Сталь 20Х13 расшифровывается крайне просто:
- Число 20 (или же 2 в некоторых случаях) обозначает количество главного легирующего элемента в составе любой стали — углерода.
- Буква Х означает, что в составе сплава как минимум присутствует хром.
- Число 13 указывает на процентное содержание предыдущего химического элемента.
После такого поверхностного анализа, основывающегося только на прочтении марки стали, становится понятным, что перед нами сталь техническая с содержанием углерода (приблизительно 0,2 %) и хрома (приблизительно 13 %). Важно отметить, что эта информация уже достаточно в полной мере позволяет определить характеристики и применение стали 20Х13.
Технология сварки
Как и в любом другом виде сварки, вся технология делится на три этапа – подготовительный, этап сварки и завершающий. Если сварочное соединение осуществляется в несколько проходов, то вся технология повторяется циклично.
Подготовительный этап
На подготовительном этапе необходимо:
- разметить детали и разрезать их посредством использования специального инструмента (в домашних условиях – болгаркой, в промышленных – плазменная, лазерная резка, резка с использованием механических ножниц и т. д.);
- зачистить края деталей, которые подлежат сварке, от окалин, заусенцев и возможных окислов;
- обезжирить с помощью специальных химических составов;
- в случае наличия влаги прогреть края деталей с помощью газовой горелки или паяльной лампы с целью исключения попадания влаги в сварочный шов.
Основные работы
На основном этапе производится непосредственно сварка деталей:
- подключение источника сварочного тока и выбор режимов: зависят от толщины деталей, выбранной технологии, опыта сварщика;
- предварительный подогрев (за исключением случаев выпаривания влаги) не требуется для стали 20;
- сначала необходимо установить прихваточные швы, размеры и количество которых устанавливается в зависимости от толщины металла на деталях, а также в зависимости от размера самих деталей;
- после этого осуществляется проварка всего контура деталей.
Завершающий этап
Завершающий этап предусматривает обязательную очистку шва от образовавшегося шлака. Сначала весь шлак отбивается с помощью сварочного молотка, а затем происходит зачистка от окалин, наплывов металла, брызг. Это действие может быть осуществлено с помощью специальной жесткой щетки (если количество таких образований небольшое и может быть устранено без серьезных затруднений) либо с помощью болгарки или угловой шлифовальной машинки (если количество образований велико, либо их размеры не позволяют обойтись без специального оборудования). После такой зачистки все швы необходимо осмотреть на факт наличия непроваров либо дефектов (в промышленных условиях возможно использование специального «рентген-просвета», в домашних – визуальный контроль).
В случае выявления существенных дефектов потребуется либо осуществить повторную сварку, либо полностью вырезать соединение и провести его повторную обработку.
Зачистка проводится и в случае многоэтапного формирования сварного шва, если такое действие предусмотрено технологией.
Чем варить сталь 30х13
Сталь 30х13 — характеристики и применение
В статье будут рассмотрены характеристики стали 30Х13, её химический состав, влияние легирующих элементов на механические и антикоррозионные свойства, способы и особенности термообработки, области применения и существующие аналоги. Статья предназначена для лиц, интересующихся вопросами металлургии сталей и сплавов, механической обработкой, а также возможностью их использования в различных отраслях промышленности.
Общие сведения
30Х13 – коррозионностойкая, жаропрочная сталь мартенситного класса. Она хорошо противостоит воздействию агрессивных сред в закалённом состоянии. Не теряет стойкости к окислению при высоких температурах. Может работать при повышенных температурах без снижения коррозионной стойкости, появления следов деформации и разрушения. После нагрева тетрагональная мелкокристаллическая структура образуется при охлаждении на воздухе.
Сталь 30Х13 может обрабатываться резанием после отпуска или отжига. По пригодности к обработке приблизительно в два раза уступает стали 45, принимаемой за точку отсчёта.
Химический состав
Марка 30Х13 является среднеуглеродистой, высоколегированной. Кроме углерода и хрома в её состав введены дополнительные элементы, корректирующие технологические характеристики.
В соответствии с ГОСТ 5632 основа 30Х13 включает:
Кроме них в состав входят кремний и марганец в количестве до 0,8%, допускается включения серы и фосфора до 0,025% и 0,03% соответственно.
Назначение легирующих компонентов в стали 30х13
Углерод. Непременный компонент, входящий в состав. Собственно сталью называется сплав железа с углеродом в количестве до 2,14%. Образуя с атомами железа цементит F3C, делает металл чувствительным к термообработке. Чем выше количество углерода, тем большую твёрдость можно достичь при закалке. Но при этом материал становится хрупким. При изготовлении и термообработке деталей сложной формы могут возникнуть закалочные трещины. Чтобы избавиться от этого недостатка и сделать сталь более технологичной в состав вводят модифицирующие элементы, снижающие склонность к растрескиванию, улучшающие обрабатываемость, прокаливаемость и другие характеристики.
Хром. Содержится в количестве более 10%, компонент переводит сталь в категорию высоколегированных. В ряду электрохимической активности элементов хром располагается правее железа. Он обладает большим электроотрицательным потенциалом (большим сродством к электрону и кислороду) и более высокой восстанавливающей способностью. В сплавах хром способствует восстановлению железа, вытесняя его из окислов. Таким образом, при достаточно высоком содержании он придаёт металлу антиокислительные свойства. Сталь становится коррозионностойкой.
Кремний. Так же как и хром, находится в ряду активности элементов левее железа. Он в некоторой степени предотвращает образование окислов в расплаве. Но более ценно его способность вытеснять железо из соединений с фосфором, приводящим к появлению трещин при закалке деталей. Введение кремния в количествах до 1% улучшает технологичность стали, позволяя избегать трещин в деталях с резкими переходами толщины.
Марганец. Аналогично хрому содержится в количествах до 1 %. Его роль заключается в вытеснении из соединений с железом серы. Снижения концентрации сульфидов повышает ударную вязкость, т. е. стойкость деталей к ударным нагрузкам.
Характеристики прочности
Прочностные показатели марки 30Х13 зависят от режимов термообработки. Закалка увеличивает предел прочности и твёрдость, но снижает вязкость. Это приводит к усталостному разрушению при переменных нагрузках и выкрашиванию поверхности детали.
Снизить хрупкость позволяет послезакалочный отпуск. Правильная термообработка позволяет получить оптимальные прочность, вязкость и износостокость: σВ=54 кг/кв. мм, δ=17%, HRC=48, где σВ–предел прочности, δ – утносительное удлинение, HRC – твёрдость по Роквеллу.
Аналоги
По показателями твёрдости, прочности и износостойкости и аналогичным составом обладают стали 420 серии в США, X30Cr13 в Великобритании, SUS420J2 в Японии и т. д.
Сталь 30Х13 может использоваться для изготовления деталей испытывающих средние постоянные и переменные нагрузки, работающие в агрессивных средах.
Таблица свариваемости металла (по сталям)
Таблица свариваемости металла (по сталям)
Марочник сталей
Сталь углеродистая обыкновенного качества ГОСТ 380-88
Марка стали
Свариваемость
Для второстепенных элементов конструкций и неответственных деталей: настилы, арматура, шайбы, перила, кожухи, обшивки и д.р.
Сваривается без ограничений.
Неответственные детали, требующие повышенной пластичности, мало нагруженные элементы сварных конструкций, работающие при постоянных нагрузках и положительных температурах.
Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка
Для второстепенных и малонагруженных элементов сварных элементов и не сварных конструкций, работающих в интервале температур от- 10 до 400 градусов по Цельсию.
Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Несущие и ненесущие элементы сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-ой категории) толщиной до 10мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от — 40 до +425 градусов по Цельсию дляСт3пс и толщиной до25мм. Для Ст3сп, Ст3пс при толщине проката от 10 до 25мм. — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от-40 до + 425 градусов, при условии поставки с гарантируемой свариваемостью, Ст3сп при толщине проката свыше 25мм — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температурах от -40 до + 425 градусов по Цельсию, при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.
Фасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 36мм. для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до + 425 градусов по Цельсию, и для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425 градусов при гарантируемой свариваемости.
Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей.
Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей типа валов, осей, втулок и др.
Детали клепанных конструкций: болты, гайки, ручки, тяги, ходовые валики, втулки, клинья, цапфы, рычаги, упоры, штыри, пальцы, стержни, стержни, звездочки, трубчатые розетки, фланцы и другие детали, работающие в интервале о 0 до + 425 градусов по Цельсию, поковки сечением до 800мм.
Сваривается ограниченно. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев, поршней и т.д.
Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев и других деталей в термообработанном состоянии, а также для стержневой арматуры периодического профиля.
Сталь углеродистая качественная конструкционная ГОСТ 1050-88
Детали к которым предъявляются требования высокой пластичности, шайбы патрубки, прокладки и другие неответственные детали, работающие в интервале температур от — 40 до + 450 градусов по Цельсию.
Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико- термической обработки.
Для прокладок, шайб, вилок, труб, а также деталей подвергаемых химико-термической обработке — втулок, проушин, тяг.
Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки.
Детали работающие при температуре до + 450 градусов, к которым предъявляются требования высокой пластичности, после химико-термической обработки (ХТО) — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.
Детали работающие при температуре от — 40 до + 450 градусов, к которым предъявляются требования высокой пластичности, а также: втулки, шайбы, ушки, винты и другие детали после ХТО, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.
Болты, винты, крюки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности и работающие при температуре от-40 до + 450 градусов; после ХТО — рычаги, кулачки, гайки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.
Элементы трубных соединений, штуцера, вилки и другие детали котлотурбостроения, работающие при температуре от — 40 до + 450 градусов; после цементации и цианирования детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой твердости сердцевины(крепежные детали, рычаги, оси и т.п.)
Для сварных строительных конструкций в виде листов различной толщины и фасонных профилей.
После нормализации или без термообработки крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температурах от — 40 до+ 450 градусов под давлением; после ХТО — шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой прочности сердцевины.
После нормализации или без термообработки патрубки, штуцера, вилки, болты корпуса аппаратов и другие детали из кипящих сталей, работающие при температурах от — 20 до + 450 градусов; после цементации и цианирования — оси, крепежные детали, пальцы, звездочки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой твердости сердцевины
Оси, валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики болты, фланцы, тройники, крепежные детали и другие неответственные детали; после ХТО — винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.
Тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.
Детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, втулки, шпиндели, звездочки, тяги, обода, валы, траверсы, бандажи, диски и другие детали.
После улучшения — коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, маховики, зубчатые колеса, болты, оси и другие детали; после поверхностного упрочения с нагревом ТВЧ -длинные валы, ходовые валики, зубчатые колеса, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации
Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной обработке детали, от которых требуется повышенная прочность.
После нормализации с отпуском и закалки с отпуском — зубчатые колеса прокатные валки, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев.
Трудно свариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка.
Гусеницы, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие а трение.
Не применяется для сварных конструкций
Цельнокатаные колеса вагонов, валки рабочие листовых станов для горячей прокатки металлов, амортизаторов, замочные шайбы, регулировочные прокладки и другие детали, шпиндели, бандажи, диски сцепления, пружинные кольца к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости.
*ГОСТ 1055-88 содержит и другие марки стали
Сталь конструкционная легированная хромистая ГОСТ 4543-71
Втулки, пальцы, шестерни, валики, толкатели и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой твердости поверхности при невысокой прочности сердцевины; детали, работающие в условиях износа трением.
Втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины; детали работающие в условиях износа при трении.
Оси, валы, шестерни, кольцевые рельсы и другие улучшаемые детали.
Червяки, зубчатые колеса, шестерни, валы, оси, ответственные болты и др. улучшаемые детали.
Оси, валы, шестерни, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полу- оси, втулки и другие детали повышенной прочности
Валы, шестерни, оси, болты, шатуны и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости и работающие при незначительных ударных нагрузках.
Валы, шпиндели, установочные винты, крупные зубчатые колеса, редукторные валы, упорные кольца, валки горячей прокатки и другие улучшаемые детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости и прочности, работающие при незначительных нагрузках.
Трудно свариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка
*ГОСТ 4534-71 содержит и другие марки стали.
сталь высоколегированная и сплавы КОРРОЗОННОСТОЙКИЕ ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ (ГОСТ 5632-72)
Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие жаростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632-72) изготавливают марок: 40Х9С2, 40Х10С2М, 08X13, 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 10Х14АГ15, 12X17, 08X17Т, 95X18, 08Х18Т1, 15Х25Т, 15X28, 25Х13Н2, 20Х23Н13, 20Х23Н18, 10Х23Н18, 20Х25Н20С2, 15Х12ВНМФ, 20Х12ВНМФ, 37Х12Н8Г8МФБ, 13Х11Н2В2МФ, 45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС, 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 31Х19Н9МВБТ, 10Х14Г14Н4Т, 14Х17Н2, 12Х18Н9, 17Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 08Х18Г8Н2Т, 20Х20Н14С2, 08Х22Н6Т, 12Х25Н16Г7АР.
Сплавы по (ГОСТ 5632-72) изготавливают марок:
06ХН28МДТ, ХН35ВТ, ХН35ВТЮ, ХН70Ю, ХН70ВМЮТ, ХН77ТЮР, ХН78Т, ХН80ТБЮ. ГОСТ 5632-72 содержит и другие марки сталей и сплавов.
Марки, область применения и свариваемость сталей (ГОСТ 5632-72)
Выпускные клапана двигателей, крепежные детали
Клапана двигателей, крепежные детали
08X13
12X13
20X13
25X1 ЗН2
Стали: 12X13 12Х18Н9Т
Сталь: 20X13
Стали: 12X13 14X1 7Н2
Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам
Режущий инструмент, предметы домашнего обихода
Стали: 12Х18Н9, 08X1 8Н10, 12Х18Н9Т, 12Н18Н10Т
Для немагнитных деталей, работающих в слабоагрессивных средах
Сваривается без ограничений
Крепежные детали, работающие в кислых растворах
Стали: 12X17, 08X1 8Т1 Стали: 12X17, 08X1 7Т
Для конструкций, подвергающихся ударным нагрузкам и работающих в кислых средах
Детали, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости
Для сварных конструкций, не подвергающихся воздействию ударных нагрузок
Трубы и детали, работающие при высоких температурах
Детали, работающие при температуре до 1100°С
Листовые детали, работающие при температуре до 1 100 °С
Детали печей, работающие при температуре до 1100°С
Детали, работающие при температуре до 780 °С
Стали: 15Х12ВНМФ, 18Х11МНФБ
Сварные конструкции, крепежные детали
Стали: 20Х13Н4Г9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т
Для изготовления сварного оборудования и криогенной техники до темп. -253 °С
Детали компрессорных машин
Стали: 20Х13Н4Г9, 10Х14Г14Н4Т Сталь: 20Х13Н4Г9
Холоднокатаный лист и лента повышенной прочности
08X1 8Н10 08Х18Н10Т 12Х18Н9Т
Сталь: 12Х18Н10Т Стали: 15Х25Т, 08Х18Г8Н2Т, 10Х14Г14Н4Т,
Все про металл © 2022
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер
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.
Сварка стали 40х13 технология
Сталь 40Х13 относится к группе жаропрочных легированных сплавов с высокой коррозионной стойкостью. Она не теряет свои качества и в условиях эксплуатации при повышенных температурах. Благодаря отличным механическим свойствам ее широко применяют в производстве недорогих кухонных ножей.
Материал отличается повышенной устойчивостью при вибрациях и переменных нагрузках, существующих в узлах машин и оборудования. Характеристики стали 40Х13 делают ее востребованной:
- в авиационной промышленности;
- машиностроении;
- металлообработке;
- производстве оборудования для разных отраслей промышленности;
- изготовлении бытовых приборов, кухонных ножей.
Сплав используют для производства:
- режущего и хирургического инструмента – ножей, медицинских скальпелей;
- лопастей для турбин;
- измерительных механизмов;
- износостойких узлов – подшипников, крепежей, пружин;
- деталей механизмов, работающих в слабоагрессивных средах;
- приспособлений, эксплуатируемых при повышенных температурах;
- элементов для бытовых приборов, используемых в домашнем хозяйстве.
Ножи и скальпели, изготовленные из сплава, удобны в использовании, они прекрасно затачиваются и не ржавеют. Среди рыбаков и дайверов особой популярностью пользуются ножи из стали 40х13 с характеристикой 55 HRC.
Сталь 40Х13 выпускается в виде:
- прокатного листа или ленты;
- сортового проката заданных размеров;
- проволоки разной толщины.
Единственным недостатком сплава считается подверженность воздействию агрессивных сред и высоких температур, что делает его непригодным для любого вида сварки.
Состав материалаРасшифровка марки стали 40Х13 свидетельствует о ее химическом составе:
- первые цифры слева обозначают содержание углерода, главного элемента в сплаве, придающего ему твердость – 0,36-0,44%;
- следующий знак «Х» указывает на основную легирующую добавку – хром, концентрация которого составляет – 12-14%.
Хром придает сплаву устойчивость к воздействию среды, в которой она будет эксплуатироваться, при концентрации выше 13% делает его нержавеющим. Он также влияет на механические свойства сплава и его структуру. По химическому составу сталь 40Х13 относится к среднеуглеродистым сплавам группы Х13 и имеет соответствующее содержание других легирующих элементов;
- кремния – не более 0,8%;
- марганца – 0,5-0,8%;
- меди и никеля – по 0,3%.
Никель повышает прочность и пластичность материала, кремний увеличивает упругость и показатель электрического сопротивления. Как и в других сплавах на основе железа, в нем присутствуют небольшие примеси:
Характеристики, применение стали 40Х13 устанавливается ГОСТом 5632-72, который распространяется на тонколистовой жаропрочный прокат. Сортамент, выпускаемый металлургической промышленностью, состоит:
- из прутка с ГОСТом 18907-73;
- прокатного листа, ГОСТ – 5582-75;
- проволоки с ГОСТом 18143-72.
Импортные аналоги выпускаются с маркировкой:
- 420 – Соединенные Штаты;
- 1.4031 – Германия;
- 4С13 – Китай;
- SUS420J2 – Япония;
- X40Cr14 – Франция;
- 420S45 – Великобритания.
Химический состав определяет характеристики стали 40Х13:
- твердость после закалки НВ 10-1 – 460-550 МПа;
- предел кратковременной прочности – 55-880 МПа, в зависимости от назначения;
- предел текучести при 20о С – 910 МПа;
- относительное удлинение при разрыве – 10-15%;
- ударная вязкость – 59 Дж/см2;
- модуль упругости при 20 о С, Е 10-5 – 2,18 МПа;
- теплоемкость – 25 Вт/(м*град);
- плотность – 7650 кг/м3;
- удельное сопротивление при 20оС, R 109 – 590 Ом*м.
Исходный материал достаточно пластичен и хорошо поддается ковке и вальцеванию. При дальнейшей термической обработке изменяются внутренняя структура стали и ее механические свойства. После процессов закалки и низкого отпуска материал приобретает довольно высокую коррозионную устойчивость в обычных атмосферных условиях, слабокислых растворах и воде, не считая морской. Чтобы повысить стойкость к более агрессивным средам, поверхность изделий шлифуют.
Особенности термической обработкиТепловая обработка металла заключается в совокупности последовательных операций по нагреву, выдержке и охлаждению стали при определенной температуре. От нее во многом зависят особенности внутренней структуры и свойства стали 40Х13. Поэтому температурные режимы процессов закалки и отпуска подбираются в зависимости от дальнейшего применения сплава.
Разные температурные режимыНапример, для требований ГОСТа 4543-71 сплав 40Х13 подвергается закалке при температуре 860 градусов. Операция проводится в масляной среде с последующим отпуском при 500 градусах. В итоге сплав приобретает высокие характеристики твердости и прочности на разрыв. Если температурный режим отпуска будет нарушен, снизится ударная вязкость.
Для отжига используют нагрев до 700-800 и последующее медленное охлаждение в печи до 500 градусов. Дальнейшее охлаждение проводится на воздухе. В этом случае образуется стабильная равновесная структура металла.
В интервале температур 850-1100 градусов демонстрирует хорошие технологические свойства при пластической деформации. При быстром нагреве и охлаждении возможно возникновение внутренних напряжений, образующих трещины. Однако при чересчур медленном охлаждении возрастает хрупкость сплава. Поэтому для ковки применяют режимы медленного нагрева до 830 градусов с последующим спокойным охлаждением в песке или печи.
Сталь, которая предназначена для изготовления хирургических инструментов, закаливают в режиме 1020-1040 градусов. Охлаждение производится в щелочи при 350 градусах. После такой обработки повышаются упругость и прочность изделий.
Закалка поверхностного слояОдним из видов термической обработки является нагрев поверхности деталей высокочастотными токами. Этот способ особенно удобен при закалке поверхностного слоя изделий. Она необходима для тех деталей, которые испытывают нагрузки трения и качения, в механизмах с элементами трубопроводной арматуры, если их толщина составляет более 15 мм. Поверхностная закалка токами высокой частоты позволяет увеличить твердость изделия до 36,5 HRC.
Виды механической обработкиМарка стали 40Х13 выдерживает разные виды механической обработки. Но при этом могут возникнуть определенные трудности:
- во время сверления происходит повышение прочности поверхностного слоя из-за дополнительного нагрева;
- при обработке на станке закручивается металлическая стружка, для удаления которой устанавливают специальные приспособления;
- снижается износоустойчивость режущей кромки из-за повышения температуры при соприкосновении с деталью;
- при заточке ножей появляется металлический наплыв, нарушающий равномерность поверхности кромки;
- сварка не входит в число доступных видов механической обработки.
Главным преимуществом стали 40Х13 является высокая стойкость к коррозии, которая максимально увеличивает срок эксплуатации изделий. Изделия из этого сплава обладают множеством достоинств:
- высокими параметрами твердости, приближенными к максимальным;
- устойчивостью к ударным нагрузкам и деформациям;
- химической стойкостью;
- удобством в использовании;
- легкостью заточки инструментов;
- доступной стоимостью.
Среди недостатков материала можно отметить:
- возможность небольшой деформации при ударных нагрузках;
- подверженность воздействию агрессивных сред и высоких температур.
Несмотря на некоторые недостатки, присущие любому продукту, изделия из стали 40Х13 пользуются широким спросом на рынке.
Какой сваркой варить сталь 40Х: к какой сварной группе она относиться и почему требует особого подхода?
Сталь 40Х – это конструкционная углеродистая легированная сталь. Свои качества сталь 40Х приобретает после закалки и последующего отпуска.
Особенности и требования, предъявляемые к стали 40Х
Вся выпускаемая металлопродукция, и сталь 40Х в том числе, должна соответствовать требованиям государственных стандартов.
ГОСТ 4543 от 2016 года определяет состав и требуемые эксплуатационные качества материала.
Для каждого вида изделий из этой стали существуют свои ГОСТы, которые регламентируют особенности всего выпускаемого ассортимента.
Сталепрокатная промышленность выпускает из марки стали 40Х три вида заготовок: круг, шестигранник и лист.
Свойства и состав
Требуемые свойства этот сорт стали имеет, благодаря своему химическому составу:
Наряду с плюсами у этой марки есть и недостатки, которые нужно знать и учитывать при работе с изделиями из нее:
- хрупкость, восприимчивость к ударной нагрузке;
- плохая свариваемость.
По степени свариваемости структуры сталь 40Х относится к 4 группе.
Применяется для изготовления:
- валов – шестерен редукторов;
- зубчатых колес редукторов;
- листовой металл применяется для штамповок;
- листами обшиваются каркасные конструкции;
- трубы: отопительные системы и транспортировка жидкостей;
Также используется в сфере машиностроения, транспорта, при строительстве железнодорожных мостов и т. д.
Способы сварки стали 40Х. Чему отдать предпочтение?
Основной проблемой при сварке такой стали являются появление трещин и внутренних дефектов.
Сваривать данный металл можно тремя видами сварки:
Для снижения возможных появлений трещин обязательно выполняются следующее шаги:
- Предварительная термообработка.
- Подогрев в процессе сварки.
- При контактно-точечной сварке также выполняется термообработка в заключение.
Электродуговая сварка
Сварочные швы выполняются за счет горения электрической дуги.
- зажигание дуги – касанием электрода о металл детали;
- поддержание длины дуги во время работы;
- перемещение электрода вдоль сварного шва.
Сварочное соединение деталей из стали 40Х ведется постоянным током обратной полярности, когда соединение электрода с «плюсом», а изделия – с «минусом». Такое подключение клемм обеспечивает быстрый и значительный нагрев самой зоны соединения, а деталь практически не нагревается.
Выделяется три варианта электродуговой сварки:
- Ручная дуговая. Это самый простой и доступный метод для домашнего мастера или в небольшой мастерской, где не требуется большой ответственности по качеству. Он не требует специальной подготовки. Минимальный набор оборудования: специальный электрод для легированных сталей Э85 УОНИ – 13/85, имеющий покрытие с пониженным содержанием водорода; сварочные трансформаторы и выпрямители либо сварочные инверторы.
- Электродуговая с аргоном, являющаяся самым применяемым и качественным способом сваривания стали 40Х. Для защиты места сварки от газов, содержащихся в воздухе, применяется защита аргоном. Аргоновая дуговая сварка – это промышленный вариант соединения легированной стали. Может быть полуавтоматической и автоматической. Присадочный материал применяется той же марки, что и свариваемый металл.
- Газовая сварка с помощью ацетилена. Это более дешевый и простой способ, чем аргоновая сварка, но менее надежный. Он не подходит для толстых листов, и это усложняет работу.
Электрошлаковая сварка
Это бездуговой метод. Источником тепла служит флюс, находящийся между свариваемыми изделиями и нагреваемый проходящим через него электротоком.
Шлак-флюс защищает зону кристаллизации от окисления и насыщения водородом. Этот метод защищает соединяемые детали от образования трещин.
ЭШС выполняется снизу вверх, чаще при вертикальном расположении свариваемых деталей и с зазором между ними.
Контактно-точечная сварка
При такой сварке детали зажимаются в электродах сварочной машины или специальных сварочных клещах. Проходя между электродами, электрический ток разогревает металл деталей в месте их соединения до температуры плавления.
Далее ток отключается и происходит сильное сжатие электродов с деталями – проковка. В таком положении детали остывают и получается сварное соединение.
Электроды для КТС изготавливаются из высокоэлектропроводных сплавов, чтобы сопротивление контакта электрод-деталь было минимальным.
В месте соединения деталей сопротивление наибольшее и нагрев протекающими токами происходит именно там.
Разогрев и расплавление стали под воздействием тока приводит к образованию литого ядра сварной точки. Это и есть принцип работы КТС.
Технология сварного соединения изделий
Шаг 1. Подготовка металлических деталей:
- подгонка по размеру, по форме;
- зачистка металла от окисления и ржавчины.
Шаг 2. Подготовка кромок металла под сварку. Этот пункт особенно актуален при работе с толстыми заготовками (более 3 мм):
- ширина зазора 1-2 мм;
- угол разделки 45-60 0 ;
- погон стыков у деталей разной толщины.
Шаг 3. Подготовка инструментов и оборудования:
- требование к материалу сварочной проволоки и электрода: состав их должен как можно ближе соответствовать свариваемой марке стали;
- для соединения сварочным методом стали 40Х удобно пользоваться техническими таблицами по выставлению величины тока в зависимости от толщины свариваемых поверхностей и размера электрода.
Шаг 4. Прогрев деталей до начала сваривания.
Сталь 40Х является чувствительной к перепадам температур и образованию трещин из-за этого. Прогревать деталь нужно газовой горелкой перед любым видом сварки.
Шаг 5. Точечно прихватить соединяемые части.
Чтобы избежать деформации или сдвига свариваемых деталей, практично сделать точечный прихват по всей длине планируемого сварного шва.
Шаг 6. Сварочный процесс выбранным методом.
Шаг 7. Прогрев сваренных деталей.
После сваривания прогрев нужен для снятия напряжения в деталях и выпаривания остатков водорода. Эта процедура особенно важна при контактно-точечной сварке.
Читайте также: