Нержавеющая заготовка 40Х13: характеристики, сортамент и применение
Нержавеющая заготовка 40Х13 — полуфабрикат из коррозионностойкой мартенситной стали, поставляемый в виде круга, квадрата, полосы или трубной заготовки. Марка 40Х13 (аналог AISI 420, DIN 1.4034) содержит 0,36–0,45 % углерода и 12–14 % хрома, что обеспечивает сочетание умеренной коррозионной стойкости и высокой твёрдости после закалки. Заготовка производится методами непрерывного литья, ковки или горячей прокатки с последующей термической обработкой и травлением поверхности.
Сортамент и геометрические параметры
Заготовка поставляется в состоянии поставки: горячекатаная, кованая, термообработанная (отожжённая) или предварительно закалённая. Диаметр круглой заготовки — от 12 до 250 мм, сторона квадрата — от 14 до 200 мм. Длина прутков — 2–6 м, допускаются мерные и немерные длины. Кривизна прутков не превышает 2 мм на 1 м длины. Предельные отклонения по диаметру соответствуют квалитетам h11–h14 в зависимости от способа производства.
Химический состав и механические свойства
Сталь 40Х13 регламентируется ГОСТ 5632, ГОСТ 5949, ГОСТ 18968. Содержание углерода — 0,36–0,45 %, кремния — до 0,8 %, марганца — до 0,8 %, хрома — 12–14 %, никеля — до 0,6 %, серы — до 0,025 %, фосфора — до 0,030 %. После закалки от 1000–1050 C в масле и отпуска при 200–300 C твёрдость достигает 50–55 HRC. Предел прочности в закалённом состоянии — 1600–1900 МПа, предел текучести — 1400–1600 МПа. В отожжённом состоянии твёрдость — 170–220 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием.
| Параметр | Значение | Условие | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость | 50–55 | закалка + отпуск 200 C | HRC | ГОСТ 5949 |
| Предел прочности | 1600–1900 | закалка + низкий отпуск | МПа | ГОСТ 5949 |
| Предел текучести | 1400–1600 | закалка + низкий отпуск | МПа | ГОСТ 5949 |
| Относительное удлинение | 8–12 | закалка + отпуск | % | ГОСТ 5949 |
| Ударная вязкость | 20–30 | закалка + отпуск 200 C | Дж/см | ГОСТ 5949 |
| Твёрдость отожжённой | 170–220 | отжиг | HB | ГОСТ 5949 |
Технологические особенности обработки
Заготовка 40Х13 удовлетворительно обрабатывается резанием в отожжённом состоянии. Скорость резания твердосплавным инструментом — 60–90 м/мин при подаче 0,15–0,3 мм/об. Свариваемость ограниченная: требуется предварительный подогрев до 200–300 C и последующая термообработка. Обработка давлением — ковка при 1100–850 C с медленным охлаждением. Шлифование применяется для достижения размеров по квалитетам IT6–IT7 и шероховатости Ra 0,4–0,8 мкм.
Области применения
- Режущий и мерительный инструмент: ножи, фрезы, развёртки, калибры.
- Детали насосного и компрессорного оборудования: валы, плунжеры, золотники.
- Арматура высокого давления: седла, затворы, шпиндели для нефтегазовой отрасли.
- Медицинский инструмент: хирургические лезвия, стоматологические боры.
- Детали пищевого машиностроения: ножи для резки, матрицы экструдеров.
- Крепёж и оснастка для деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.
Условия эксплуатации и ограничения
Сталь 40Х13 сохраняет коррозионную стойкость в слабоагрессивных средах: атмосферные условия, пресная вода, водные растворы солей при температуре до 60 C. В хлоридсодержащих средах и морской воде склонна к питтинговой коррозии. Рабочая температура без потери механических свойств — до 400 C. При контакте с кислотами требуется дополнительная защита или замена на аустенитные марки. Заготовка проходит ультразвуковой контроль и контроль макроструктуры по ГОСТ 10243.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается после термической обработки заготовки 40Х13?
После закалки от 1000–1050 C в масле и отпуска при 200–300 C твёрдость составляет 50–55 HRC. При более высоком отпуске (400–500 C) твёрдость снижается до 40–45 HRC с повышением ударной вязкости.
Чем отличается 40Х13 от 30Х13 и 20Х13?
Марка 40Х13 содержит больше углерода (0,36–0,45 %), что обеспечивает более высокую твёрдость после закалки. 30Х13 и 20Х13 применяются там, где требуется повышенная пластичность и вязкость при меньшей твёрдости.
Возможна ли сварка заготовки из стали 40Х13?
Свариваемость ограниченная. Требуется предварительный подогрев до 200–300 C, применение аустенитных электродов и последующая термообработка для снятия напряжений. Без подогрева образуются холодные трещины.
В каких средах заготовка 40Х13 подвержена коррозии?
Сталь склонна к питтинговой и межкристаллитной коррозии в хлоридсодержащих средах, морской воде, растворах кислот. В атмосферных условиях и пресной воде при температуре до 60 C сохраняет стойкость.
