Нержавеющая сталь 40Х13. Расшифровка, состав и термообработка

Нержавеющая сталь 40Х13 является одним из современных продуктов металлургии. Она разработана в качестве нового материала с неповторимыми свойствами. Одной из характерных особенностей его является сложность при термообработке, однако именно данная процедура способствует улучшению качеств металла. Технические характеристики обусловлены не тщательно выверенным соотношением компонентов, а закалкой и прочими способами обработки материала температурой. Мягкость стали 40Х13 не является причиной невозможности заточки, поэтому он используется в промышленности и быту.

Холодная прокатка практически не осуществляется. Смягчает обработку после пластической деформации отжиг при температуре 750-800 градусов, а также охлаждение в печи и на воздухе с постепенным понижением температуры с 500 градусов до нормальных условий. После этого осуществляется закалка при температуре 950-1000 градусов с последующим охлаждением в масляной ванне или на воздухе. Это обеспечивает твердость и антикоррозионные качества материала.

Вернуться к содержанию

Расшифровка

Расшифровка стали 40Х13 позволяет получить основную информацию о материале:

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

Вернуться к содержанию

Химсостав

В некоторых случаях наименование стали выглядит по-другому: 4Х13. Она относится к устойчивым к действию коррозии материалам, способным сохранять свои качества при эксплуатации в условиях повышенных температур. В качестве альтернативного металла российского производства выступает 30Х13 с уменьшенным количеством углерода. В состав стали 40Х13 входят:

• углерод в количестве 0,4%;
• хром – 13%;
• примеси и вспомогательные элементы – до 0,8%.

Из данного материала можно изготовить:

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

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

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

Вернуться к содержанию

Свойства

Сталь 40Х13 характеризуется технологичностью при горячей пластической деформации, при этом температура должна быть в пределах 850-1100 градусов. Несоблюдение правил обработки может привести к потере металлом части особенностей и характеристик, например, твердости. Для исключения такого риска предусматривается небольшая скорость нагрева. Температура 830 градусов позволяет осуществлять прокатку или ковку. Остывание также должно происходить медленно. Холодная деформация может привести к нарушению целостности материала и появлению ряда других дефектов, поэтому она практически не используется.

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

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

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

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

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

Марка 40Х13 характеризуется максимальной устойчивостью к коррозии после закалки при температуре, обеспечивающей полное растворение карбидов. При увеличении температуры отпуска прослеживается обратный эффект, что обусловлено образованием карбидов хрома. Устойчивость к коррозии 30Х13 выше, чем 4Х13. Отпуск при 600 градусах является причиной кратковременного снижения устойчивости к корродированию. Однако данный эффект исчезает при дальнейшем отпуске. При этом антикоррозионные свойства стали в закаленном и низкоотпущенном состоянии остаются более высокими.

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

Вернуться к содержанию

Технические характеристики

Первостепенные характеристики стали 40Х13 представлены:

жаростойкостью	до 600 градусов;
твердостью по НВ	143-229 МПа;
температурой ковки и плавления	1500-1600 градусов;
удельным весом	7680 кг/м3;
мартенситным превращением	270-80 градусов.

Для сварных конструкций металл не используется.

Вернуться к содержанию

Цена

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

Вернуться к содержанию

Применение

Особенности материала позволяют использовать его в авиастроении. Это обусловлено высокой прочностью, устойчивостью к перепадам температуры, малым весом. Материал используется для изготовления деталей двигателей, а также для создания отдельных частей фюзеляжа.

Еще одно наименование стали – ножевая. При мягкости материала можно обеспечить повышение его твердости до 57 HRC путем термообработки. Поэтому одной из областей применения стали 40Х13 является изготовление ножей. Они могут использоваться дома, на охоте, рыбалке и т.д. Это обусловлено отсутствием коррозии на изделии, а также простотой ухода.

Вернуться к содержанию

Сортамент

В качестве основных прокатных элементов выпускается:

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

Вернуться к содержанию

Термообработка

В состав металла после закалки входят аустениты, мартенситы, карбиды. При t > 1050 С значительно снижается твердость, что обусловлено приближением материала к аустенитному состоянию. При t < 500 С твердость снова становится высокой, что обусловлено минимальным количеством карбидов.

Термообработка стали 40Х13 имеет свои особенности, которые являются гарантом приобретения основных технических качеств, в т.ч. устойчивости к действию коррозии. Последним этапом является закалка при t = 950-1000 градусов и охлаждение в масляной ванне или на воздухе. При выполнении требований к обработке и последовательности проведения операций гарантируется повышение твердости и антикоррозионных качеств.

Вернуться к содержанию

Аналоги

К иностранным аналогам стали 40Х13 относятся:

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

Стоит посмотреть также следующие марки:

• 40ХН;
• 12Х18Н10Т;
• М390.