Нержавеющая сталь 40Х13, химический состав которой должен соответствовать требованиям ГОСТ 5632, производится в сортаменте катаных прутков и листов по ГОСТ 5949. Специфические особенности эксплуатации этой стали обуславливают повышенный уровень требований к качеству её термической обработки.
Состав, свойства и применение
Сталь 40Х13 отличается повышенным содержанием хрома (от 12 до 14%), при минимально допустимом процентном содержании марганца (до 0,8%). Никель, обычно добавляемый в стали мартенситного класса, в данной стали отсутствует. Это уменьшает опасность образования карбидов по границам зёрен, и способствует стабильности механических характеристик.
- при температуре в 200 °С постоянной эксплуатации изделий, изготовленных из стали 40Х13, предел временного сопротивления составляет не менее 960 МПа, при пределе текучести 830 МПа, и коэффициенте ударной вязкости 500 кДж/м 2 ;
- при температуре в 400 °С постоянной эксплуатации изделий, изготовленных из стали 40Х13, предел временного сопротивления составляет не менее 795 МПа, при пределе текучести 685 МПа, и коэффициенте ударной вязкости 750 кДж/м 2 .
Таким образом, эта сталь отличается повышенной стойкостью против вибраций и знакопеременных нагрузок, возникающих в узлах и деталях оборудования, эксплуатационные температуры которого превышают 300…350 °С. К числу таких деталей относятся мерительные приспособления, используемые в ковочно-штамповочном производстве, ответственные детали компрессорных установок, пружины, нагретые до 75 °С. Иногда из данного материала производят и деформирующие инструменты, например, отрезные ножи горячештамповочных автоматов.
Все перечисленные области применения требуют от материала повышенной прочности и твёрдости. Между тем относительно сталей мартенситного класса это сочетание получить довольно трудно, поскольку при повышенной твёрдости изделия становятся достаточно хрупкими, и при ударных нагрузках склонны к трещинообразованию.
Выбор оптимального режима термической обработки
В зависимости от конкретных производственных условий, сталь термически обрабатывают по двум вариантам:
- 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.
- 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.
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:
- 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 KNO 3 и NaNO 3 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.
- Время выдержки изделий при закалке и последующем охлаждении составляет до нескольких часов. Такой длительный период выдержки обусловлен необходимостью создать условия для полного мартенситного превращения.
- 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.
Всем - всегда острой и безопасной работы!
ZAT
(Днепр, Украина)
23 марта 2020
20 марта 2020
Воспользуйтесь этими данными, если вы считаете, что у вас есть основания для волнений. А если окажется, что они все же есть, то немедленно свяжитесь со своим семейным врачом для консультаций:
P.S. Поделитесь этой таблицей с родственниками, близкими людьми и друзьями. Возможно для кого-то она прояснит непонятные вопросы, связанные с коронавирусом или (если все уже так плохо) убедит обратиться к врачу, а не заниматься самолечением...
15 марта 2020
Создана 25 .02.20, посл.обновление - 25.02.20
10 марта 2020
ZAT
(Днепр, Украина)
05 марта 2020
Всем хорошего дня и безопасного интернета!
YouTube ...
Фото Gerd Altmann с сайта Pixabay
ZAT (Днепр, Украина)01 марта 2020
| Таблица цветов побежалости для углеродистой стали:* | |
| Ярко-жёлтый | 1100° С |
| Тёмно-жёлтый | 1040° С |
| Оранжево-жёлтый | 980° С |
| Оранжевый | 930° С |
| Красно-оранжевый | 870° С |
| Ярко-красный | 820° С |
| Красный | 760° С |
| Тускло-красный | 650° С |
| Красноватый с серым оттенком | 590° С |
| Серый с красным оттенком | 540° С |
| Темно-серый | 430° С |
| Серо-синий | 320° С |
| Светло-синий | 310° С |
| Синий | 300° С |
| Тёмно-фиолетовый | 280° С |
| Фиолетовый | 270° С |
| Коричнево-фиолетовый | 260° С |
| Коричневый | 250° С |
| Светло-коричневый | 240° С |
| Золотисто-жёлтый | 230° С |
| Светло-желтый | 220° С |
| Соломенный | 210° С |
| Светло-соломенный | 200° С |
* В зависимости от состава и теплопроводности стали, значения температур для отдельных цветов побежалости могут незначительно отличаться от приведенных в таблице.
Также следует помнить, что:
1. На оттенок побежалости влияет скорость нагрева стали, время выдержки, освещение, наличие следов масла или химических, реактивов, воздушная или газовая среда и т.д.
2. Для более стойких к окислению на воздухе легированных и нержавеющих сталей цвета побежалости начинают быть заметны при более высоких температурах.
3. Толщина оксидной пленки увеличивается с увеличением времени нагрева - это следует учитывать, если инструмент или деталь подвергаются постоянному или периодическому нагреванию. Поэтому сталь, которая длительное (при постоянном или периодическом нагревании) выдерживалась при температуре 200° С может стать коричневой или фиолетовой. Хотя при этом температура ее нагрева ни когда не превышала необходимую для получения светло-соломенного цвета побежалости.
4. Увеличение толщины оксидной пленки может привести к нарушению работы шарнирных инструментов.
На этом пока всё.
Источники: wikipedia.org, threeplanes.net, avventurosamente.it
P.S. Не забудьте подписаться на мой канал в YouTube ...
Создана 27.09.10, посл.обновление - 25.02.20
Создана 03.10.10, посл.обновление - 28.02.20
25 февраля 2020
P.S1. В Блоге о Заточке ранее публиковалась статья " ". Прочтите, это интересно и перекликается с темой сегодняшней статьи.
P.S2. Подпишитесь на мой канал в YouTube ...
20 февраля 2020
Какой стерилизатор выбрать для маникюрного и педикюрного инстурмента? Как выбрать сухожар или автоклав? Уверен, что эта статья и комментарии к ней помогут читателю определиться с этим непростым выбором. Если же вы не нашли ответа на свой вопрос, то задайте его в комментариях (не забыв представиться кто вы и откуда)...
Стерилизацию проводят с целью уничтожения всех патогенных и непатогенных организмов и споровых форм - после ее проведения микробы могут обнаружиться только на одном из миллиона зараженных инструментов, в то в время, как после дезинфекции - на пяти, десяти, ста и более.
В маникюрных кабинетах, парикмахерских и салонах красоты, для стерилизации обычно используют физический (паровой, воздушный, нагретые стеклянные шарики) и химический (растворы химических средств) методы. Необходимость проведения стерилизации регламентируется государственными, республиканскими и местными законами, нормами и правилами, которые могут и должны быть применены, но которые могут и отличаться в разных странах. Ниже подробно рассмотрены все оговоренные выше способы стерилизации, больше или меньше распространенные в индустрии красоты.
ВОЗДУШНЫЙ СТЕРИЛИЗАТОР
Марка 40Х13-Х12МФ1 - композитная сталь, в состав которой входят компоненты из самого названия, поэтому, обсуждая характеристики этой стали в качестве материала для изготовления ножей, необходимо сначала описать свойства каждого компонента в отдельности.
Сталь марки 40Х13 в обиходе часто называют «медицинская» сталь, потому что из неё делают хирургические инструменты, в частности скальпели. В промышленности из стали марки 40Х13 изготавливают режущий инструмент, рессоры, подшипники, а также мерительный инструмент, так как эта сталь очень хорошо держит форму в значительном интервале температур.
Жаропрочная, износостойкая и коррозионно-стойкая сталь 40Х13 находит себе и более широкое применение, из неё получаются прекрасные клинки для бытовых, охотничьих ножей и разных категорий холодного оружия. Лезвия ножей из стали 40Х13 считаются относительно «мягкими», поэтому отлично поддаются заточке, но и держат её не слишком долго. При правильной закалке можно добиться и более высоких отметок твёрдости (~ 58HRC), но при этом сильно страдает пластичность стали.
Состав стали марки 40Х13:
Вторым компонентом композитной стали 40Х13-Х12МФ1 является Х12МФ1 - «штамповая» сталь. Хорошо сохраняет форму, достаточно пластичная, износостойкая и отлично закаливается при не очень сложном технологическом процессе до твёрдости 62-64 HRC. Для ножевой и вообще клинковой стали это очень большие величины, так как усложняется заточка ножа в бытовых условиях, лезвие становится хрупким, поэтому для достижения приемлемых характеристик промышленный отпуск стали Х12МФ1 в процессе закалки является достаточно сложной операцией.
Об отличной износостойкости стали Х12МФ1 говорит тот факт, что из неё изготавливают так называемые «эталонные» шестерни и волоки для производства проволоки, а способность держать форму при многократном механическом воздействии используется в изготовлении матриц и пуансонов для штамповки.
Твёрдость стали Х12МФ1 задаёт высокое содержание углерода.
Состав стали Х12МФ1:
Композитную сталь 40Х13-Х12МФ1, как и большинство дамасских сталей, получают путём многократной проковки большого количества слоёв (>150), составленных из её будущих компонентов - «медицинской» стали марки 40Х13 и «штамповой» стали марки Х12МФ1. В процессе ковки слои «свариваются» между собой, создавая пластичный твёрдый композит, замечательно подходящий для производства высококачественных ножей и клинкового оружия.
Оба сплава, из которых выковывается композит 40Х13-Х12МФ1, относят к нержавеющим сталям благодаря высокому содержанию хрома, поэтому конечный продукт тоже является нержавеющим. Сталь 40Х13-Х12МФ1 называют «нержавеющий дамаск».
Отличное сочетание очень твёрдой и относительно мягкой сталей создаёт поразительный эффект: на лезвии ножа из 40Х13-Х12МФ1 образуется микроскопическая пила, которая создаёт хороший рез даже в том случае, когда нож по ощущениям уже должен затупиться.
Технология производства стали 40Х13-Х12МФ1 была разработана и внедрена на ЗЗОСС (Златоустовский Завод Оружейных Специализированных Сталей), и уже много лет успешно используется для производства клинкового оружия.
Возникли вопросы по товару?
Здравствуйте! Меня зовут Семен, я менеджер по продажам в интернет-магазине ЗЗОСС.
Готов ответить на все ваши вопросы по товару «Сталь для ножей и клинков марки 40Х13-Х12МФ1 - нержавеющий дамаск, применение, свойства, характеристики». Напишите или позвоните мне, если вам нужна консультация или вы хотите оформить заказ.
"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 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки";
ГОСТ 5949-75 "Сталь сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия";
ТУ 14-1-2186-77 ;
ГОСТ 4405-75
ГОСТ 14955-77 "Сталь 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 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент.";
ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.";
ГОСТ 8559-75 "Сталь калиброванная квадратная. Сортамент.";
ГОСТ 8560-78 "Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент.";
ГОСТ 1133-71 "Сталь 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 "Сталь 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.";
Химический состав стали 40Х13
| C | Cr | Fe | Mn | P | S | Si |
| 0,36-0,45 | 12-14,0 | Осн. | ≤0,8 | ≤0,030 | ≤0,025 | ≤0,8 |
Механические свойства стали 40Х13
Нормированные механические свойства при 20 °С
ГОСТ | Вид продукции | Режим термической обработки | σ в , Н/мм² | δ 5 , % | |||
Лист тонкий | |||||||
Сорт Ø, ¤ до 200 мм Калиброванная сталь | Отжиг или отпуск | ||||||
Закалка: с 950-1050°С; с 1000-1050 °С, охлаждение в масле; отпуск при 200-300°С, охлаждение на воздухе или в масле | |||||||
Лента δ = 0,2-2 мм | Отжиг или отпуск при 740-800 °С | ||||||
δ < 0,2 мм | |||||||
Механические свойства при повышенных температурах
t исп , °С | σ в , Н/мм² | σ 0,2 , Н/мм² | δ 5 , % | KCU , Дж/см 2 | t исп , °С | σ в , Н/мм² | σ 0,2 , Н/мм² | δ 5 , % | KCU , Дж/см 2 |
||
Сталь 30Х13 (закалка с 1000 °С на воздухе, отпуск при 650 °С) | Сталь40Х13 (закалка с 1050 °С на воздухе, отпуск при 600 °С, твердость 311-331 НВ) |
||||||||||
Сталь 40Х13 (закалка с 1050 °С на воздухе, отпуск при 650 °С, твердость 277-286 НВ) |
|||||||||||
Физические свойства стали 40Х13
Физические свойства
Коррозионная стойкость стали 40Х13
Стали 30Х13 и 40Х13 обладают наилучшей коррозионной стойкостью после закалки с температуры, обеспечивающей полное растворение карбидов. Повышение температуры отпуска сопровождается снижением их стойкости к общей коррозии. Причиной снижения коррозионной стойкости является обеднение твердого раствора по хрому вследствие выделения карбидов хрома. При этом коррозионная стойкость стали 40Х13 несколько ниже, чем стали 30X13. Снижение коррозионной стойкости наблюдается при отпуске до 600°С, затем происходит некоторое ее увеличение. Однако коррозионная стойкость не достигает уровня, который имеют обе стали в закаленном или низкоотнущенном состоянии.Таким образом, стали 30Х13 и 40Х13 целесообразно применять либо после температурного отпуска при 200-400 °С (с целью получения высоких твердости и коррозионной стойкости), либо после высокого отпуска при 600-650 °С с целью получения конструкционного материала.
Структура стали 40Х13
В закаленном состоянии микроструктура состоит из мартенсита и карбидов и незначительного количества остаточного аустенита. При нагреве выше температуры A c3 структура состоит из аустенита и карбидов хрома типа М 23 С 6 . Начиная с температуры закалки 1050 °С и выше твердость стали (30X13) не возрастает и даже имеет тенденцию к снижению, что свидетельствует об увеличении количества остаточного аустенита.Отпуск закаленной стали обеих марок приводит к распаду мартенсита на ферритно-карбидную смесь и к снижению твердости. Однако в интервале температур отпуска 450-550 °С наблюдается эффект вторичной твердости, связанный с выделением дисперсных карбидов.
Критические точки для обеих сталей: A c1 = 820 °С; A c3 =860-880 °С; МН = 270 °С; МК = 80 °С.
Технологические параметры 40Х13
Стали 30Х13 и 40Х13 хорошо подвергаются горячей пластической деформации, которую проводят в интервале 1100-850 °С. Стали склонны к образованию трещин при быстрых скоростях нагрева и охлаждения. В связи с этим при нагреве под горячую деформацию применяют медленный подогрев до 830 °С, а после деформации - замедленное охлаждение в стопе, песке или в печи Холодная пластическая деформация сталей ограничена, особенно стали 40X13. В качестве смягчающей термической обработки после горячей деформации применяют промежуточный отжиг при 740-800 °С или полный отжиг при 810880 °С с последующим медленным охлаждением 25-50 °С/ч до 600 °С. После холодной пластической деформации - отжиг при 750 °С.Окончательной термической обработкой является закалка с 950-1050 °С с охлаждением в масле или на воздухе и отпуск на заданную твердость и коррозионную стойкость. Для сталей, применяемых для изготовления хирургических инструментов, рекомендуется ступенчатая закалка с 1020-1040 °С с последующим охлаждением в щелочи при 350 °С с целью уменьшения коробления и повышения упругих свойств.
© Использование материалов с сайта возможно только с разрешения ООО "ЛАСМЕТ"
Одним из наиболее востребованных материалов в сфере человеческой деятельности является сталь. Сплав железа и углерода обладает уникальными техническими характеристиками, благодаря которым и обеспечивается универсальность этого материала. И в числе лучших находятся технические характеристики стали 40х13, из-за чего она используется в довольно большом количестве производственных процессов.
Маркировка стали
Для того, чтобы понять характеристики, присущее представленному материалу, необходимо разобраться, что означает ее маркировка. В мире существует большое количество сталей, все отличаются своими свойствами. Причем каждый день может выпускаться новая марка материала. Поэтому следует разобраться с аббревиатурой продукта.
Сталь 40х13 является легированной, то есть в ее составе, помимо углерода и железа, находятся другие активные элементы. В данном случае содержится хром: об этом говорит буква Х в маркировке. Его процентное содержание 1,3 процента. Но технические характеристики стали 40х13 зависят главным образом от количества углерода, содержащегося в ней. В данном случае в материале имеется 0,40 процентов элемента с порядковым номером 6.
Производство легированной стали
Технология производства легированной стали включает в себя несколько этапов, которые в основном выполняются в электродуговых печах:
- Очищение железной руды.
- Выплавка стали.
- Внедрение дополнительных добавок.
В первую очередь железную руду очищают: избавляют от чужеродных компонентов главным образом серы, фосфора. Этот процесс осуществляется в открытых плавильных печах с применением технологии внепечной обработки. Процесс рафинирования – удаление из состава мышьяка и примеси цветных металлов. Он осуществляется посредством вакуумной плавки.
Следующий этап изготовления легированной марки стали состоит непосредственно в выплавке стального изделия. Для этого сырье в электродуговой печи разогревают до температуры от 400 до 600 градусов. Во время плавления железо превращается в чугун, который обладает неустойчивой кристаллической решеткой. Посредством ее стабилизации и получают сталь.
Для этого в камеру подается кислород, который, сгорая, выбрасывает в атмосферу печи углерод. Он, перемешиваясь с железом, преобразует чугун в сталь. После этого в сырье добавляют разнородные добавки (в нашем случае хром). В результате кристаллическая решетка металлопродукции уплотняется еще сильнее, и получается легированный продукт.
Технические характеристики
Следующий за выплавкой легированной марки стали следует процесс закалки и отпуска образца. Закаливание образца осуществляется при температуре 1100 градусов. После этого важно соблюсти постепенный отпуск, иначе образец покроется трещинами. Чтобы этого не допустить, это мероприятие проводится при температуре 600 градусов.
Благодаря такому процессу изготовления конечный продукт обладает такими техническими характеристиками:
- Временное сопротивление разрыву – 1140 МПа.
- Условный предел текучести при остаточной деформации – 910 МПа.
- Относительное удлинение – 12,5 процента на пятикратную длину образца.
- Ударная вязкость – 12 Дж/.
Данные характеристики позволяются использоваться материал в различных сферах человеческой деятельности.
Применение
В промышленности нашлось широкое применение стали 40х13. Главным образом она используется в среде с повышенной влажности. Содержащийся в ней хром усиливает антикоррозийные свойства, полученные от обычной закалки.
Представленная марка обладает хорошими показателями пластичности: при температуре более 1000 градусов легко поддается деформациям. Данный материал активно применяется при производстве режущего и измерительного инструмента, предметов домашнего обихода.
Характеристики стали 40х13 позволили использовать ее при производстве деталей машин, главным образом подшипников и частей компрессоров. Главное условие использования готовых элементов – температура рабочей среды не должна превышать 400 градусов. В строительстве материал практически не используется, ибо не сваривается.
Антикоррозийные показатели и их влияние на применение стали
Сталь 40х13 ГОСТ обладает отличительными показателями коррозийной стойкости. Она достигается за счет закалки изделия с температуры, при которой обеспечивается полное растворение карбидов. Но, если после термической обработки повысить температуру отпуска, произойдет снижение показателей устойчивости к коррозии из-за улетучивания хрома из материала. Снижение параметров случается при температуре отпускания выше 600 градусов.
Вследствие этого, дабы получить более выгодные технические характеристики стали 40х13, ее необходимо отпускать при температурах от 200 до 300 градусов, чтобы получить высокие показатели твердости и устойчивости к коррозии, либо при температуре 600-650 единиц по Цельсию – для преобразования продукта в сталь конструкционного назначения.