Характеристики нержавеющей стали 40Х13: плюсы, минусы, применение и термообработка
- Расшифровка стали
- Химический состав стали
- Характеристики
- Сталь 40Х13: термообработка
- Аналоги стали
- Применение стали 40Х13: минусы и плюсы
Расшифровка стали и ее состав
40Х13 расшифровка стали следующая:
- 40 — среднее содержание углерода порядка 0,40%;
- Х13 — содержание хрома около 13%.
Нержавеющая сталь 40Х13 относится к мартенситному классу хромистых сталей. Марка стали 40Х13 производится по ГОСТ 5632 и определяется как коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная сталь.
Химический состав стали
Основа стали — железо. Его количество рассчитывается как остальная часть после определения содержания легирующих элементов и примесей. Примесями в стали являются сера и фосфор. Так как они негативно влияют на качество стали, то их содержание строго регулируется допустимым уровнем. Состав стали 40Х13 выглядит так:
| Элемент | Содержание, % |
| Хром (Cr) | 12,0–14,0 |
| Углерод (C) | 0,36–0,45 |
| Марганец (Mn) | до 0,80 |
| Кремний (Si) | до 0,80 |
| Никель (Ni) | до 0,60 |
| Фосфор (P) | до 0,030 |
| Сера (S) | до 0,025 |
Характеристики
Сталь 40Х13 ГОСТ 5632-2014 — это мартенситная нержавеющая сталь хромистого типа. Что это означает? Мартенсит представляет собой упорядоченный пересыщенный твердый раствор внедрения углерода в α-железе, который образуется в сталях и других металлических сплавах при быстром охлаждении или закалке из аустенитной фазы. После закалки на воздухе структура стали становится мартенситной, и это обеспечивает высокую твердость и прочность.
- класс стали — мартенситная коррозионно-стойкая;
- плотность — 7700 кг/м³;
- твердость стали 40Х13 в отожженном состоянии — ≤229 HB (143–229 HB);
- твердость после закалки и отпуска — 50–55 HRC (до 57 HRC);
- предел прочности — 1000–1200 МПа;
- коррозионная стойкость — хорошая в окислительных средах, умеренная в агрессивных, проявляет устойчивость к окислению при повышенных температурах;
- магнитные свойства — хорошо магнитится.
Отметим, что 40Х13 сталь имеет полезную способность сохранять режущие свойства при больших нагрузках.
Сталь 40Х13: термообработка
Термообработка стали — это ключевой этап, определяющий итоговые свойства материала. Закалка стали 40Х13 и последующий отпуск позволяют варьировать твердость, прочность и вязкость в зависимости от назначения изделия. Режимы термообработки и получаемый результат:
| Этап | Температура, °С | Охлаждение | Результат |
| Закалка | 1000–1050 | воздух/масло | высокая твердость (50–55 HRC), мартенситная структура |
| Низкий отпуск | 150–200 | воздух/масло | максимальная твердость и износостойкость, используется для изготовления режущего инструмента |
| Средний отпуск | 200–300 | воздух/масло | баланс твердости и вязкости |
| Высокий отпуск | 600–700 | воздух | оптимальное сочетание прочности, коррозионной стойкости и вязкости |
Отпуск стали 40Х13 после закалки снижает внутренние напряжения и хрупкость мартенсита. Ударная вязкость стали повышается без потери твердости.
Как именно меняются свойства стали после термообработки?
- после закалки сталь обретает максимальную твердость, но становится более хрупкой;
- низкий отпуск обеспечивает высокую твердость и износостойкость, что оптимально для ножей;
- после высокого отпуска снижается твердость, но улучшается пластичность и коррозионная стойкость, что хорошо для сильно нагружаемых деталей.
Аналоги стали
Сталь 40Х13 аналоги представлены отечественными и зарубежными марками. Большинство из них являются близкими по составу и свойствам, но не всегда полными заменителями. Российские марки, близкие по составу и свойствам — 30Х13, 50Х13, 65Х13. Зарубежные — AISI 420 (США), X40Cr13 (Германия), SUS 420J1 (Япония), 4Cr13 (Китай).
Применение стали 40Х13: минусы и плюсы
Сталь широко применяется в разных отраслях:
- медицина — хирургические инструменты, скальпели, зажимы;
- пищевая промышленность — ножи, лезвия, детали оборудования;
- машиностроение — пружины, клапаны, детали насосов;
- Ножевое производство — охотничьи, кухонные и тактические ножи.
Сталь 40Х13 для ножей плюсы имеет неоспоримые. Мало какие марки так долго держат заточку. Именно поэтому сталь так популярна среди производителей ножей.
Плюсы стали
- высокая твердость, особенно после термообработки (50–55 HRC);
- хорошая износостойкость;
- долго держит заточку;
- умеренная коррозионная стойкость;
- доступность;
- технологичность (хорошо обрабатывается);
- Хорошая прокаливаемость.
Минусы
- коррозионная стойкость не всегда достаточна, уступает аустенитным сталям типа 12Х18Н10;
- хрупкость при неправильной термообработке;
- требует регулярной протирки и сушки.
