Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Основные характеристики и отзывы стали 40х13

Процесс закалки

Процесс обработки высокой температурой стали 40Х и иного сплава называют закалкой. Стоит учитывать, что нагрев выполняется до определенной температуры, которая была определена путем многочисленных испытаний. Время выдержки, после которого проводится охлаждение, а также другие моменты можно узнать из специальных таблиц. Провести нагрев в домашних условиях достаточно сложно, так как в рассматриваемом случае нужно достигнуть температуры около 800 градусов Цельсия.

Химический состав стали 40Х

Результатом сильного нагрева и выдержки металла 40Х на протяжении определенного времени с последующим резким охлаждением в воде становится повышение твердости и уменьшение пластичности. При этом результат зависит от нижеприведенных показателей:

  1. скорости нагрева металла 40Х;
  2. времени выдержки;
  3. от скорости охлаждения.

При проведении работы в домашних условиях следует учитывать температуру обработки и время охлаждения.

Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска

В домашних условиях ТВЧ используется крайне редко. После проведения работы при использовании ТВЧ повышается эксплуатационная прочность детали, что связано с появлением поверхностных сжимающих напряжений.

Провести закалку 40Х на примере изделия болта М24 можно следующим образом:

  1. разогревается электропечь;
  2. следует провести разогрев до 860 °C, для чего в некоторых случаях необходимо 40 минут;
  3. время, необходимое для аустенизации, после которого проводится охлаждение, составляет 10-15 минут. Равномерный желтый цвет изделия – признак правильного прохождения процесса закалки 40Х;
  4. завершающим этапом становится охлаждение в ванной с водой или другой жидкостью.

Определить самостоятельно момент, после которого следует охладить металл, в промышленных и домашних условиях невозможно. Именно поэтому по проведенным исследованиям было принято, что для нагрева металла в электропечах необходимо 1,5-2 минуты на один миллиметр, после чего структура может быть перегрета.

Определение твердости проводится по методу Роквелла. Улучшение, проведенное путем отпуска или закалки, можно измерить при помощи обозначения HRC. Стандартное обозначение HR, к которому проводится добавление буквы в соответствии с типом проведенного испытания. Обозначение HRC наиболее часто встречается, последняя буква означает использование алмазного конуса с углом 120 при испытании.

Обработка материала

Термообработка стали 40 х 13 – это процедура, которая во многом определяет наличие положительных характеристик у сплава. После прохождения этого этапа, материал состоит из таких частиц, как карбиды, мартенситы, остаточные аустениты. Если во время термической обработки сплава температура будет превышать 1050 градусов по Цельсию, то будет образовываться больше аустенитных частиц. Это приведет к тому, что твердость стали 40х13 будет снижаться. Если понизить температуру плавки металла до 450-550 градусов по Цельсию, то можно получить такой эффект, как вторичная твердость. Это происходит из-за того, что при такой температуре начинает выделяться вещество, которое называется мелкодисперсным карбидом.

Описание

Сталь 40Х13 применяется: для изготовления режущего, мерительного инструмента, пружин, карбюраторных игл, предметов домашнего обихода, клапанных пластин компрессоров и других деталей, работающих при температуре до 400−450 °С; деталей, работающих в коррозионных средах; различных деталей авиастроения (деталей с высокой твёрдостью, работающих на износ при больших механических нагрузках, а также в условиях релаксации (нержавеющих пружин, болтов, пальцев, штуцеров, осей и подшипников приборов).

Примечание

Сталь хромистая коррозионностойкая мартенситного класса.
Сталь применяется после закалки и низкого отпуска со шлифованной и полированной поверхностью, обладает повышенной твёрдостью.
Вследствие склонности стали к самопроизвольному растрескиванию немедленно после закалки детали подвергают отпуску.

Основные качества сплава

  • Один из первых и очень важных параметров – это высокая жаропрочность материала.
  • Второй параметр, который также играет очень важную роль – это стойкость к разным видам коррозии. Это значительно увеличивает срок службы всех изделий, который изготовлены из этой марки.
  • Сталь 40 х 13 относится к составам, которые практически никогда не ржавеют.

Подобный продукт во многом обязан своими высокими антикоррозионными качествами сложному и длительному технологическому процессу производства, куда обязательно входит такой этап, как закалка материала. Результатом подобной процедуры стало полное растворение такого вещества, как карбид. Именно это и дает высокую защиту от коррозии.

Может случиться так, что стойкость к этому дефекту может быть снижена. Чаще всего это происходит в том случае, если количество карбида в хроме слишком маленькое или если температура плавки стали снижается до 600 градусов. Однако при правильном технологическом процессе этого обычно не происходит.

Сталь 40 х 13 проходит плавку в специальных печах открытого типа. Для проведения этой процедуры можно использовать печи индукционного типа. Сам процесс плавки металла происходит при температуре от 850 до 1100 градусов по Цельсию. Для того чтобы избежать трещин при сильном нагреве, технологическая операция происходит поэтапно, где чередуется нагрев и охлаждение материала.

Стандарты

НазваниеКодСтандарты
Листы и полосыВ23ГОСТ 103-2006
Сортовой и фасонный прокатВ22ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006
Проволока стальная легированнаяВ73ГОСТ 18143-72, TУ 14-173-6-91
Листы и полосыВ33ГОСТ 4405-75, ГОСТ 5582-75, TУ 14-1-1422-75, TУ 14-1-2186-77
Классификация, номенклатура и общие нормыВ30ГОСТ 5632-72
Сортовой и фасонный прокатВ32ГОСТ 5949-75, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73, TУ 14-1-2972-80, TУ 14-1-377-72, TУ 14-1-3957-85, TУ 14-11-245-88
Классификация, номенклатура и общие нормыВ20ОСТ 1 90005-91
Болванки. Заготовки. СлябыВ21ОСТ 1 90176-75
Болванки. Заготовки. СлябыВ31ОСТ 3-1686-90, ОСТ 95-10-72
Обработка металлов давлением. ПоковкиВ03ОСТ 5Р.9125-84, TУ 14-1-1530-75
Термическая и термохимическая обработка металловВ04СТП 26.260.484-2004

Термическая обработка

Во многих случаях термическая обработка позволяет существенно повысить эксплуатационные качества металла. Термическая обработка стали 40Х проводится с учетом особенностей структуры. Рекомендации по выполнению подобной процедуры следующие:

  1. Закалка стали 40Х проводится в масляной среде. Это позволяет существенно повысить качество поверхностного слоя структуры.
  2. Проводимая закалка 40Х проводится с последующим охлаждением заготовки. Для этого может применяться обычная воздушная или масляная среда. Масло позволяет существенно повысить качество получаемого изделия, в то время как на воздухе охлаждение происходит при больших размерах. Применение водной среды может привести к появлению окалины и других дефектов.
  3. Обязательно проводится отпуск, который позволяет снизить внутренние напряжения. Отпуск проводится в масле или на воздухе.

Термообработка стали 40Х проводится в зависимости от нагрузок, на которые рассчитаны изделий. Расчет проводится в зависимости от трех критических точек. Закалка проводится при температуре 860 градусов Цельсия. Показатель часового интервала составляет 4 часа. Отпуск на воздухе может проводиться при температуре 200 градусов Цельсия, при применении масляной ванны показатель повышается до 500 градусов Цельсия. В некоторых случаях проводится нормализация стали 40Х.

При правильном проведении термической обработки твердость после закалки составляет около 217 HB. При этом внутренние напряжения существенно снижаются, за счет чего существенно продлевается срок эксплуатации получаемого изделия.

Свойства Ст 40х при повышенных температурах

В заключение отметим, что рассматриваемая сталь довольно сложна в изготовлении, за счет чего существенно повышается себестоимость. Именно поэтому легированный сплав применяется при изготовлении ответственных изделий, которые должны обладать исключительной прочностью. Поверхность характеризуется достаточно высокой устойчивостью к воздействию влаги, но при этом показатель не соответствует нержавейке. Это связано с тем, что нержавейка имеет в составе хром с концентрацией около 18%. Включение других химических элементов позволяет расширить область применения сплавов.

Состав инструментальной стали у8

Одной из марок инструментальных сталей, является марка У8. Это углеродистая инструментальная сталь, в состав которой входит порядка 0.83 процента углерода. Помимо этого, в состав данной марки стали входят до 0,33 процента кремния и столько же марганца, не выше 0,028 процентов серы и не больше 0,25 процентов никеля, не выше 0,25 процентов меди, до 0,03 фосфора и до 0,2 процентов хрома. В качестве аналогов стали марки У8, выступают у7 и у 10.    Основное применение стали У8 – это изготовление инструментов, при работе которых отсутствует нагревание. Такими инструментами могут быть отвертки кернеры, фрезы, кусачки боковые, плоские и витые пружины, комбинированные плоскогубцы, накатные ролики, детали механических часов, монтажные, слесарные и деревообрабатывающие инструменты и такое прочее. Изготавливается сталь данной марки в виде горячекатаных кругов, просто листов, кованых полос и квадратов и так далее. Среди положительных характеристик стали марки У8, стоит выделить простоту обработки во время нагревания и стойкость к появлению внутренних трещин в процессе обработки.

Химический состав

Одно железо не может обеспечить материалу все характеристики, которые требует потребитель. Это проблема, выход из которой очень простой: использовать сплав нескольких составляющих, позволяющих в сумме добиться всех необходимых положительных характеристик. Марка стали 3Cr14 не является исключением, её химический состав включает в себя целую палитру элементов, определяющих все её свойства, плюсы и минусы, среди них:

  • углерод до 0,35% – важнейшая составляющая любой стали, связывая железо в карбиды, он значительно увеличивает такие ключевые параметры, как прочность и твёрдость, но отрицательно сказывается на хрупкости;
  • марганец до 1% – выступает в роли раскислителя, то есть способствует удалению из сплава лишнего кислорода на этапе выплавки, за счёт чего улучшает ударную вязкость, стойкость к износу и однородность поверхности;
  • кремний до 1% – его назначение в составе практически совпадает с назначением марганца: он отвечает за удаление пузырьков воздуха и снижение риска образования химической ликвации стали;
  • хром 12—14% – это наиболее востребованный легирующий элемент, что связано с его небольшой стоимостью и уникальными свойствами, которыми он наделяет сплав, а именно устойчивостью к коррозионным процессам и улучшению прокаливаемости, именно его содержание делает сталь нержавеющей;
  • сера 0,03% и фосфор 0,04% – в сущности это вредные примеси, но их нахождение в металле обуславливается технологическим процессом, в больших количествах значительно ухудшают все полезные в свойства, в малых – практически никакого влияния не оказывают.

Сталь 3Cr13 состоит из многих химических элементов.

Расшифровка

Выше был представлен химический состав 3Cr13. Однако человек, разбирающийся в сталях, даже не зная всех тех данных, может рассказать об основных составляющих сплава. Ключевые данные зашифрованы в самом названии:

  • 3 – первая цифра, являющаяся показателем содержания в химическом составе углерода (0,3%);
  • Cr – обозначение хрома;
  • 13 – процент содержания хрома в общем составе.

Классификация сталей

Температура плавления металлов может варьировать в довольно большом диапазоне. Для плавки некоторых требуется специальное оборудование, другие можно преобразовать в жидкообразную субстанцию при применении обычной печи. Классификация стали по температуре плавления следующая:

  1. Легкоплавкие – температура плавления доходит до 600 градусов Цельсия. В эту группу можно отнести олово, цинк или висмут. Подобные материалы можно без особого труда расплавить без применения специального оборудования.
  2. Среднеплавкие – изменение состояния материала происходит при температуре от 600 до 1600 градусов Цельсия. В данную группу относится медь, олово, алюминий или железо. Эта группа получила наибольшее распространение. В нее можно включить также некоторые нержавейки, к примеру, 40х или другие сплавы с небольшой концентрацией хрома, а также конструкционная сталь 55 или аналоги.
  3. Тугоплавкие – смена состояния происходит при более 1600 градусов Цельсия. Как правило, в эту группу входят металлы, которые имеют в составе примеси хрома, вольфрама или титана в большой концентрации. Примером можно назвать маркировку х40 или х30сrх13, 4х13. В состав металлов добавляется большое количество хрома для его защиты от воздействия повышенной влажности или некоторых химических веществ. Именно поэтому нержавейки, обладающие высокими антикоррозионными свойствами, имеют высокой тугоплавкостью. В эту группу можно отнести металлы, называемые медицинскими.

Интересным моментом назовем то, что единственным металлом, который находится в жидком состоянии при обычной температуре окружающей среды, является ртуть. Это связано с тем, что она превращается в жидкость уже при температуре -39 градусов Цельсия.

Химический состав стали

ГОСТ 5632-72 регламентирует процентное соотношение химических веществ, входящих в состав стали. Содержание легированных элементов указано в таблице.


Химический состав ЭИ107.

Расшифровка

Сталь 40x10c2m (старое обозначение 40x10c2m ЭИ107), производимая в городе Златоусте, поставляется в виде квадратных и круглых прутков, сортового проката, полос и отливок, круга разных диаметров. Стандартная маркировка соответствует ГОСТ 5632-72.

Буквы обозначают наличие химических элементов: Х – хром, С – кремний, М – молибден. Цифры после букв дают возможность оценить количественный состав, они показывают среднее содержание легирующего элемента в целых единицах. Процентное соотношение элементов, присутствующих в стали в мизерных количествах, не указано.

Применение сплава

Основное предназначение использования стали 40 х 13 – это изготовление недорогих, но достаточно прочных кухонных ножей. Все товары из такого сплава отлично подходят для применения в бытовых условиях, так как он практически никогда не покроется ржавчиной. Кроме того, достаточно просто точить ножи, которые сделаны из такой марки стали. Их очень удобно использовать, а также ухаживать за ними.

Преимуществом сплава стало еще и то, что он не только достаточно острый, чтобы успешно резать любые продукты питания, но он еще и полностью безопасен в экологическом плане, что и позволяет применять его на кухне.

Еще одно направление использования такой стали – это изготовление скальпелей медицинского типа. Возможно производство также других деталей, таких как пружины, подшипники и другие. Единственное отрицательное качество этого материала – это низкая устойчивость к воздействию агрессивной окружающей среды, а также высокой температуры. По этим причинам такая сталь не подходит для применения при сварке, к примеру.

Область применения

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

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

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

Плюсы и минусы сталей

Каждая из рассматриваемых сталей имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Они обусловливают применение сплавов и особенности технологических процессов обработки. Изучив их, можно понять, 95Х18 или Х12МФ — что лучше для качественного прочного ножа.

Сталь 95Х18 и ее свойства

95Х18 использовалась для укрепления строительных конструкций, а позднее стала широко применяться для изготовления ножей. Этому способствовали: высокая износостойкость, прочность, устойчивость к влиянию агрессивных сред и коррозиям.

Ножи из этого сплава не ржавеют, не покрываются темными пятнами, не теряют своего блеска. Изделие из стали 95Х18 долгое время не требует дополнительной заточки, остается острым, долго служит. Еще одним важным достоинством таких ножей является их демократичная цена при высоких потребительских свойствах материала.

Из недостатков отмечаются технологические сложности при обработке, а в быту не стоит использовать нож, давая большие поперечные нагрузки на излом – он может переломиться, если толщина обуха не превышает 4 мм.

Качества стали Х12МФ

Эта марка стали широко используется в машиностроении, но мастера-ножевики высоко оценили ее технические характеристики и используют для изготовления ножей. Особенно ценят их охотники: такой нож – верный помощник при разделке туш животных. Он прекрасно режет, долго сохраняет остроту. Если нужен надежный и прочный охотничий нож, целесообразнее выбирать его из стали Х12МФ. Он подкупает своими качествами: высокой тепло- и износостойкостью, хорошей прокаливаемостью, способностью долгое время сохранять остроту лезвия.

Им удобно выстругивать ветки, легко открывать консервные банки, стругать деревянные ветки, рубить кости животного. Он верой и правдой долго будет служить заядлым туристам.

Ножи из Х12МФ – одни из наиболее прочных. Но затачивать их сложно: металл «сопротивляется» этой процедуре. Главным недостатком Х12МФ является хрупкость изделия: она выше, чем у 95Х18. Поэтому нож нельзя проверять на изгиб (излом), метать в очень твердую поверхность, например, в ствол дерева – металл может переломиться.

Также стоит обращать внимание на чистоту лезвия ножа, особенно, если им разрезали кислые овощи или фрукты. Если после нарезки своевременно не вымыть и не протереть насухо нож, он покроется темными пятнами

Чтобы уберечь нож от поломки, не снижая его высоких потребительских и технических свойств, клинок, как правило, делают небольшим.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации