Температура плавления стали 40х13 и расшифровка марки

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 > 2019 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.
  • Нелегированные стали
  • Легированные стали
  • Нержавеющие стали
  • 08Х13
  • 12Х13
  • 20Х13
  • 30Х13
  • 40Х13
  • 12Х17
  • 95Х18
  • 08Х18Н10Т
  • 12Х18Н10Т
  • 14Х17Н2
  • 20Х23Н18
  • 10Х17Н13М2Т
  • 06ХН28МДТ

Марка стали — 40Х13

Стандарт — ГОСТ 5632

Заменитель — 30Х13

Сталь 40Х13 содержит углерода в среднем 0,4%, Х13 — указывает содержание хрома в стали примерно 13%. Сталь легированная, коррозионно-стойкая.

Нержавеющая сталь 40Х13 применяется после закалки и низкого отпуска со шлифованной и полированной поверхностью, обладает повышенной твердостью.

Из нержавеющей стали 40Х13 изготовляют режущий, мерительный и хирургический инструмент, втулки, оси, валы, пружины, рессоры, цапфы, карбюраторные иглы, клапанные пластины компрессоров, лопасти, бандажи паровых турбин, диски, болты, гайки, предметы домашнего обихода и другие детали, работающие при температуре до 400-450°С, а также детали, работающие в коррозионных средах.

Массовая доля основных химических элементов, %
C — углерода Si — кремния Mn — марганца Cr — хрома
0,36-0,45 Не более 0,80 Не более 0,80 12,00-14,00
Температура критических точек, °С
Ac1 Ac3 Ar1 Ar3
820 870 780
Технологические свойства
Ковка Температура ковки, °С: начала 1200, конца 850. Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость Не применяется для сварных конструкций
Обрабатываемость резанием В закаленном и опущенном состоянии при HB 340 и σв = 730 МПа:
Kv твердый сплав = 0,6
Kv быстрорежущая сталь = 0,4
Физические свойства Температура испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Модуль нормальной упругости E, ГПа 214 208 202 194 185 173 160
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа
Плотность ρn, кг/м3 7650 7630 7600 7570 7540 7510 7480 7450 7420
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м*К) 25 26 27 28 29 29 29 28 28 29
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м 786 830 890 950 998 1046 1122
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
Коэффициент линейного расширения α*106, K-1 10,7 11,5 11,9 12,2 12,5 12,8 13,0 13,2
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К) 452 477 502 528 553 678 620 666 691

Любой материал, в том числе и сталь, обладает определёнными свойствами, которые присущи только ему. Специалисты, занимающиеся разработкой новых сортов стали, прилагают максимум усилий для получения оптимальных свойств и характеристик. Это в полной мере относится и к стали 40Х13.

Основные характеристики

Сталь 40Х13, иногда её обозначают как 4Х13, относят к коррозионно-стойким, жаропрочным маркам. Отечественным заменителем является сталь 30Х13. В химический состав этого материала входят:

  • углерод до 0,45%;
  • хром до 14%;
  • остальные материалы (кремний, марганец и пр.) до 0,8%.

Такой состав позволяет изготавливать из этой стали следующую продукцию:

  • режущий и мерительный инструмент;
  • медицинский, в том числе и хирургический инструмент;
  • элементы конструкций, работающих в слабых агрессивных средах.
  • пружины, крепёжные изделия, валы подшипники, способные работать в агрессивных средах, в том числе и при температурах до 450 ºC.

Этот материал получают в открытых печах. Чаще всего применяют индукционные печи. Плавку стали производят при температурах от 850 до 110 градусов цельсия. Такой режим обеспечивает её полную деформацию. Для предотвращения образования трещин и других дефектов применяют различные температурные режимы, применяемые попеременно. Кстати, для применения деталей из марки 40Х13 в агрессивных средах, в целях повышения её стойкость к коррозионному воздействию, рекомендуется шлифовать их поверхность.

Сталь этой марки недопустимо применять для создания конструкций с применением любых видов сварки.

Аналоги

Среди импортных аналогов стали марки 40х13 можно назвать следующие:

  • США — 420;
  • Германия — 1.4031;
  • КНР — 4С13.

ГОСТ

Металлургическая промышленность выпускает следующий сортамент — лист (ГОСТ 5582-75), пруток ГОСТ 18907-73, проволоку (ГОСТ 18143-72).

Термообработка стали

Свои уникальные свойства, в частности, повышенную стойкость к коррозии, марка 40Х13 получает в результате сложной термической обработки.

После закалки, составляющими компонентами стали 40Х13 являются:

  • карбиды;
  • мартенситы;
  • остатки аустенитов.

Надо отметить, что при температуре порядка 1050 ºC сталь теряет свою твердость. Это вызвано в первую очередь тем, при таком режиме растёт количество аустенита. Но при понижении температуры до 500 ºC твёрдость возвращается. Это обусловлено тем, что происходит удаление карбидов из структуры стали.

Финишная термообработка (закалка) производится при температуре 950 — 2019 ºC, с последующим охлаждением в масле или на воздухе. При соблюдении всех технологических режимов сталь получить требуемую твёрдость и коррозионную стойкость.

Технологические свойства стали 40Х13

Марка 40Х13 обладает хорошей технологичностью при проведении пластической деформации в горячем состоянии. Ее проводят при температуре от 850 до 2019 ºC. Но надо помнить что при резком нагреве, сталь может потерять ряд своих уникальных свойств, например, твердость. Именно поэтому процедуру нагрева необходимо проводить с небольшой скоростью. По достижении температуры 830 ºC можно выполнять прокат или ковку. Охлаждение стали необходимо также проводить медленно.

Сталь 40Х13 плохо подвергается холодной деформации.

Ряд характеристик коррозионно-стойкой и углеродистой стали во многом схожи, в частности, в твёрдости. Но они имеют различную микроструктуру и это приводит к появлению определённых сложностей в процессе механической обработки.

Основные сложности, возникающие при точении и фрезеровании стали марки 40Х13 это:

  • упрочнение, возникающие в процессе резания;
  • удаление отходов обработки;
  • ускоренный износ режущего инструмента.

Дело в том, что при обработке 40х13 резанием, стружка не ломается как у большинства углеродистых сталей, а завивается в виде длинной стружки. Для решения этой проблемы на режущий инструмент устанавливают специальные приспособления — стружколомы.

Низкая теплопроводность хороша при использовании 40Х13 на практике, но создаёт определённые сложности при точении. То есть в месте обработки резко поднимается температура, вследствие чего происходит образование наклёпа и неравномерное упрочнение поверхности. Такое свойство стали приводит к снижению ресурса режущего инструмента и увеличению обработки детали.

Еще одно свойство 40Х13 — это наличие в ее составе карбидных и других соединений, имеющих микроскопический размер. Их наличие делает сталь неким подобием абразива, который выводит режущий инструмент из строя и это приводит к замедлению обработки.

Для эффективной обработки нержавейки применяют режущий инструмент, на поверхность которого наносят карбид вольфрама и другие упрочняющие покрытия.

Применение стали 40Х13

Уникальные свойства стали этой марки позволили применять её в авиастроении. Дело в том, что эта отрасль постоянно нуждается в материалах, которые обладают высокой прочностью во время работы при высоких температуре, например, в авиационном двигателе. Кроме того, в современной авиационной технике детали, выполненные из этой стали, применяют в силовых элементах конструкции фюзеляжа и пр.

Кстати, неофициальное название стали 40Х13 — ножевая. Несмотря на то что этот материал относительно мягок, при проведении правильной термической обработки он показывает хорошую твёрдость — 57HRC.

Ножи, выполненные с маркировкой 40х13, пользуются популярностью и домохозяек, и у охотников, рыбаков и пр. Все дело в том, что ножи, выполненные из этого материала, не ржавеют и не нуждаются в особом уходе.

Немного в заключение

Марку 40Х13 можно смело отнести к тем материалам, которые поддаются термической обработке с определёнными сложностями. В то же время, можно сказать, что в случае с этим материалом его химический состав не играет главной роли. Именно ее термическая обработки придаёт стали её уникальные свойства. При относительной мягкости она хорошо затачивается, а это особенно важно для её использования в инструментальной промышленности и быту.

Оцените статью:

Рейтинг: 5/5 — 1
голосов

Среди большого количества физических свойств металлов отметим температуру плавления. Этот показатель учитывается при изготовлении самых различных изделий, к примеру, ножа или подшипников. Самой востребованной сталью для изготовления медицинских скальпелей, ножей, пружин и других предметов считается сталь 40х13. Она обладает всеми необходимыми свойствами и характеристиками.

Температура плавления металла

Сталь 40×13 относится к хромистым нержавеющим металлам. Ее основные эксплуатационные свойства определены особым химическим составом. Температура плавления – физическая характеристика, которая определяет температуру перехода металла из твердого состояния в жидкое. При изменении аморфного состояния материал практически не меняет свой объем, то есть на процесс перестроения кристаллической решетки атмосферное давление не оказывает влияние.

Рассматриваемый физический показатель во много зависит от химического состава. Некоторые элементы могут понижать или повышать температуру плавления. Сталь 40х13 (ГОСТ также определяет незначительную концентрацию примесей, не отраженных в маркировке) имеет довольно высокую концентрацию легирующих элементов, которые обеспечивают высокую коррозионную стойкость. Расшифровка марки проводится следующим образом:

  • Довольно высокая концентрация углерода (от 0,36 до 0,45%) определяет высокую твердость поверхности.
  • Антикоррозионные качества обеспечиваются концентрацией хрома в пределе 12—14%.
  • В составе есть не более одного процента марганца и кремния, а также некоторые вредные примеси.

Сталь 40х13, характеристики которой определили применение в самых различных областях промышленности, может эксплуатироваться при температуре до 500 градусов Цельсия. Кроме этого, 40х13, термообработка этой марки позволяет повысить основные качества, относится к классу среднеплавких материалов.

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 2019 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 2019 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.

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.

Отзывы о стали

Марка 40х13 обладает хорошими качествами, использовал в виде листового металла для обшивки рабочей части станка по дереву

Виктор

Ковкость 40х13 очень низкая, в домашних условиях этот материал не обработать

Михаил

Сталь 40х13 очень хороша тем, что даже после длительной эксплуатации на поверхности не появилась коррозия

Алексей