Стальная полоса 40Х13: характеристики, сортамент и применение
Стальная полоса 40Х13 — это горячекатаный или холоднокатаный сортовой прокат прямоугольного сечения из коррозионностойкой мартенситной стали 40Х13 (аналог AISI 420 по классификации США, материал X40Cr13 по DIN). Содержание углерода в пределах 0,36–0,45 %, хрома — 12–14 %. Такое сочетание обеспечивает высокую твёрдость после закалки (до 52–56 HRC) при сохранении достаточной коррозионной стойкости в слабоагрессивных средах. Полоса поставляется в виде мерных и немерных прутков, а также в рулонах; типовые размеры сечения — от 10 4 мм до 100 20 мм.
Сортамент и технические параметры
Полоса из 40Х13 выпускается по ГОСТ 4405-75 (сортовой прокат) и ГОСТ 5949-2018 (калиброванный прокат). Точность прокатки нормируется по классам: обычная, повышенная и высокая. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины для калиброванного проката. Шероховатость поверхности после шлифования — Ra 1,25 мкм. Механические свойства в состоянии поставки (после отжига) и после термической обработки приведены в таблице.
| Состояние | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость |
|---|---|---|---|---|
| Отожжённое | 560–720 | 350 | 15 | 229 HB |
| Закалка + отпуск 200 C | 1700–1900 | 1400 | 6 | 52–56 HRC |
| Закалка + отпуск 400 C | 1400–1600 | 1200 | 8 | 44–48 HRC |
| Закалка + отпуск 600 C | 900–1100 | 750 | 12 | 28–34 HRC |
Химический состав и структура
Сталь 40Х13 содержит:
- углерод C — 0,36–0,45 %;
- кремний Si — 0,8 %;
- марганец Mn — 0,8 %;
- хром Cr — 12,0–14,0 %;
- сера S — 0,025 %;
- фосфор P — 0,030 %.
После закалки от 1000–1050 C в масле или на воздухе структура представляет собой мартенсит с включениями карбидов хрома типа M23C6 и M7C3. Карбидная неоднородность нормируется по шкале ГОСТ 5950-2000 и не должна превышать 3 балла для ответственных деталей. Отпуск при 200–300 C вызывает выделение дисперсных карбидов, повышающих твёрдость и износостойкость; при 500–600 C наблюдается разупрочнение, но возрастает ударная вязкость.
Технологические особенности обработки
Полоса 40Х13 обрабатывается резанием в отожжённом состоянии (твердость 229 HB). После закалки механическая обработка возможна только шлифованием или электроэрозионными методами. Свариваемость ограниченная: требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 300–400 C, а также последующая термообработка для снятия напряжений. Полируемость высокая — достигается зеркальная поверхность Ra 0,05 мкм, что важно для пресс-форм и медицинского инструмента.
Области применения
Полоса из стали 40Х13 применяется в следующих отраслях:
- ножевая промышленность — заготовки режущих кромок промышленных ножей, гильотинных лезвий, дисковых ножей для резки бумаги и полимеров;
- медицинский инструмент — хирургические скальпели, зажимы, стоматологические элеваторы;
- пресс-формы и штампы — вставки для литья пластмасс под давлением, знаки и пуансоны холодной штамповки;
- арматуростроение — шпиндели, золотники, седла клапанов запорной арматуры, работающей в слабоагрессивных средах;
- пищевое машиностроение — ножи для измельчения мяса, решётки волчков, детали дозирующего оборудования;
- измерительный инструмент — линейки, угольники, калибры, работающие на истирание.
Условия эксплуатации
Изделия из полосы 40Х13 работоспособны при температурах от –40 C до +450 C. Коррозионная стойкость достаточна в атмосферных условиях, пресной воде, слабых растворах органических кислот. В хлоридсодержащих средах и морской воде возможно питтингообразование. Для повышения коррозионной стойкости применяют азотирование или хромирование поверхности.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается после закалки полосы 40Х13?
После закалки от 1000–1050 C в масле и низкого отпуска при 200 C твёрдость составляет 52–56 HRC. При более высоком отпуске твёрдость снижается: при 400 C — до 44–48 HRC, при 600 C — до 28–34 HRC.
Чем отличается полоса 40Х13 от 20Х13?
Сталь 40Х13 содержит больше углерода (0,36–0,45 % против 0,16–0,25 %), что обеспечивает более высокую твёрдость после закалки (до 56 HRC против 45 HRC) и износостойкость, но несколько снижает пластичность и свариваемость.
Можно ли сваривать полосу 40Х13?
Свариваемость ограниченная. Требуется предварительный подогрев до 300–400 C, сварочные материалы с близким составом, а после сварки — немедленный отпуск при 650–700 C для предотвращения образования холодных трещин.
Какие размеры полосы 40Х13 доступны?
Стандартный сортамент включает сечения от 10 4 мм до 100 20 мм. По ГОСТ 4405-75 поставляются прутки длиной 2–6 м. Возможно изготовление калиброванной полосы с полем допуска h9–h11.
