Нержавеющий круг 4Х13Н4В4Ф: мартенситно-ферритная сталь для высоконагруженных узлов
Нержавеющий круг 4Х13Н4В4Ф — горячекатаный или кованый сортовой прокат из коррозионностойкой мартенситно-ферритной стали, легированной вольфрамом и ванадием. Марка 4Х13Н4В4Ф относится к дисперсионно-твердеющим сталям переходного класса и применяется там, где требуется сочетание повышенной коррозионной стойкости, теплостойкости и сопротивления абразивному изнашиванию при рабочих температурах до 600 C. Круг поставляется диаметром от 12 до 250 мм в термообработанном или горячекатаном состоянии, с нормированием макроструктуры и твёрдости.
Химический состав и структурные особенности
Основу марки 4Х13Н4В4Ф составляет хром (12–14 %), обеспечивающий пассивную оксидную плёнку, и никель (3,5–4,5 %), стабилизирующий ферритную матрицу. Вольфрам (3,5–4,5 %) и ванадий (0,8–1,2 %) формируют карбидную и карбонитридную фазу, которая повышает жаропрочность и износостойкость. Углерод в пределах 0,35–0,45 % обеспечивает упрочнение при закалке и отпуске.
Структура после закалки — мартенсит с включениями карбидов вольфрама и ванадия; после высокого отпуска формируется сорбит с дисперсными карбидами. Такое строение даёт предел текучести не ниже 835 МПа при сохранении ударной вязкости KCU 30 Дж/см.
Механические и эксплуатационные свойства
- Предел прочности при растяжении — 1080–1270 МПа после закалки и отпуска.
- Твёрдость — 38–45 HRC в термообработанном состоянии.
- Жаропрочность — сохранение прочностных характеристик при 550–600 C.
- Коррозионная стойкость — удовлетворительная в атмосферных условиях, слабоагрессивных средах и перегретом паре.
- Износостойкость — повышенная за счёт карбидов вольфрама и ванадия.
Сортамент и технические условия
Круг 4Х13Н4В4Ф выпускается по отраслевым техническим условиям и стандартам на сортовой прокат из коррозионностойких сталей. Прокат проходит ультразвуковой контроль, проверку на наличие флокенов и неметаллических включений. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины. Торцы обрезаются под прямым углом, допускается фаска 2–5 мм.
| Диаметр, мм | Допуск, мм | Твёрдость, HRC | Предел текучести, МПа | Ударная вязкость, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 20 | +0,4 / –0,6 | 40–44 | 880 | 32 |
| 60 | +0,6 / –1,0 | 38–43 | 850 | 30 |
| 120 | +0,8 / –1,4 | 36–42 | 835 | 28 |
| 200 | +1,0 / –1,8 | 34–40 | 800 | 25 |
Области применения
Круг из стали 4Х13Н4В4Ф востребован в узлах, работающих при знакопеременных нагрузках и повышенных температурах:
- Крепёж горячего тракта паровых турбин — шпильки, болты, штифты фланцевых соединений.
- Детали арматуры высокого давления: шпиндели, золотники, седла клапанов.
- Штамповый инструмент для горячей деформации — пуансоны, матрицы, выталкиватели.
- Ножи и режущие элементы оборудования для переработки металлолома и полимеров.
- Валы, оси и пальцы механизмов прокатных станов и прессового оборудования.
Термообработка и механическая обработка
Закалка проводится с 1000–1050 C в масле или на воздухе, отпуск — при 560–620 C с последующим охлаждением. Режим отпуска подбирается под требуемое сочетание прочности и вязкости. Круг удовлетворительно обрабатывается резанием в отожжённом состоянии (твёрдость 255 HB) и шлифуется после термообработки. Свариваемость ограниченная — требуется подогрев до 300–400 C и последующая термообработка.
Вопросы и ответы
Чем сталь 4Х13Н4В4Ф отличается от 40Х13?
Марка 4Х13Н4В4Ф содержит никель, вольфрам и ванадий, что повышает жаропрочность до 600 C и износостойкость. Сталь 40Х13 не легирована вольфрамом и применяется преимущественно при обычных температурах.
При какой температуре эксплуатируется круг 4Х13Н4В4Ф?
Длительная рабочая температура — до 580–600 C. Кратковременно допускается нагрев до 650 C без необратимого снижения прочности.
Поставляется ли круг в термообработанном состоянии?
Да, прокат поставляется как в горячекатаном (отожжённом), так и в закалённом и отпущенном состоянии с нормированной твёрдостью по согласованию с заказчиком.
Какие виды контроля проходит круг 4Х13Н4В4Ф?
Проводятся ультразвуковая дефектоскопия, контроль макроструктуры, определение твёрдости и механических свойств на образцах от партии.
