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.
На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 40Х13 (другое обозначение 4Х13).
Классификация материала и применение марки 40Х13 (другое обозначение 4Х13)
Марка:
40Х13 (другое обозначение 4Х13)
Классификация материала:
Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная
Применение:
пружины для работы при температурах до 400-450 град. Рессоры, шариковые подшипники, режущий и мерительный инструмент- сталь мартенситного класса
Химический состав материала 40Х13 (другое обозначение 4Х13) в процентном соотношении
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
0.35 — 0.44
до 0.6
до 0.6
до 0.6
до 0.025
до 0.03
12 — 14
Механические свойства 40Х13 (другое обозначение 4Х13) при температуре 20 o С
Сортамент
Размер
Напр.
s
в
s
T
d
5
y
KCU
Термообр.
—
мм
—
МПа
МПа
%
%
кДж / м 2
—
Лист, ГОСТ 5582-75
550
15
Отжиг 740 — 800 o C,
Пруток, заданой прочности, ГОСТ 18907-73
590-810
10
Проволока, ГОСТ 18143-72
640-880
10-14
Технологические свойства 40Х13 (другое обозначение 4Х13)
Расшифровка обозначений, сокращений, параметров
Другие марки из этой категории:
Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке 40Х13 (другое обозначение 4Х13), приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав
реального материала марки 40Х13 (другое обозначение 4Х13) могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. Более подробную информацию о марке 40Х13 (другое обозначение 4Х13) можно уточнить на
информационном ресурсе Марочник стали и сплавов. Информацию о наличии, сроках поставки и стоимости материалов Вы можете уточнить у наших менеджеров.
При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо за сотрудничество!
Сталь — это сплав нескольких химических элементов
. Как правило, он создаётся в определённых целях и с узким спектром использования.
Сталь 40×13 не ржавеет в любых погодных условиях, подходит для изготовления бытовых приборов, ножей и посуды. Не содержит вредных химических веществ, то есть её можно безопасно использовать в пищевой отрасли и промышленности.
Ещё одним плюсом является высокая жаропрочность, а также устойчивость к коррозийным эффектам. Эти особенности сплав приобретает в результате закаливания из-за специального технологического процесса изготовления. Во время этого происходит полное растворение карбида, именно поэтому вещество не вступает в химические реакции с окружающими.
Характеристики
Удобство использования такого материала обусловлена ещё и тем, что сталь изготавливается в печи открытого типа с температурным режимом от 850 до 1200 градусов, поэтому материал полностью деформируется и может быть залит в совершенно различные формы
. Переменность системы охлаждения и нагревания позволяет создать изделие без дефектов, трещин и каких-то неровностей.
Составляющие после закаливания:
- карбидные частицы,
мартенситы,
остаточные аустениты.
Последний элемент влияет на жёсткость полученной стали: чем выше температура закаливания, тем ниже жёсткость/твёрдость. Именно поэтому, если требуется сталь для ножей (мягкую сталь в ножах точить намного проще и удобнее), то идеальной температурой закаливания будет 1050 градусов и выше.
Применение
Раньше этот материал использовался для изготовления советских и недорогих кухонных ножей
. К сожалению, из-за своей низкой стоимости они отличались сравнительно плохим качеством (из-за заводов-изготовителей ножей, а не стали), но для обычных бытовых и кухонных целей подходили отлично. Таким ножом с лёгкостью можно было разделывать курицу, другие мясные блюда, но самый главный плюс — безопасность для здоровья. Никакого риска заразиться какой-нибудь химической болезнью, используя сталь 40×13, просто не существует.
Отдельная сфера применения — авиамоделирование. В самолётостроении нельзя, чтобы материал, из которого изготавливаются важные составляющие части, сильно электрифицировался и подвергался различной коррозии, ведь на кону человеческие жизни. Конструкторы не стали бы использовать низкокачественную сталь, поэтому данный факт станет ещё одним плюсом. Но самый частый способ употребления — изготовление различных составляющих деталей. Высокая прочность и возможность использования в механизмах, работающих на износ, делают материал главным составляющим
.
Стоит заметить, что медицинские скальпели изготавливаются именно из вышеуказанного сплава, что подтверждает информацию про безопасность для человеческого организма. Ещё из этой стали производят различные технические приспособления: подшипники, пружины, элементы для измерительных систем, детали компрессора и многие необходимые в повседневной жизни вещи.
Одним из главных минусов является тот факт, что использовать эту сталь для сварки категорически нельзя
. При резком изменении температуры она теряет многие свои свойства, начинает ржаветь, разрушается кристаллическая решётка.
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 — 1000 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 1100 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.
«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»
Источник: