Время работы: Пн-Пт: 8:00 - 17:00
Товары в корзине
Вернуться к списку статей

Ножевая сталь 40Х13

Ножевая сталь 40Х13

Сталь 40Х13 - нержавеющая сталь, содержащая 0,4% углерода и 13% хрома, мартенситно-ферритная. Обладает высокой коррозионной стойкостью и прочностью и достаточной твердостью для использования как материал для изготовления ножей, инструментов, пружин, шайб, деталей насосов. При закалке сталь 40Х13 приобретает показатели сталей ферритного и аустенитного классов.

Круг стальной нержавеющий из стали 40х13
 

Где применяется сталь 40Х13

Сталь марки 40Х13 называют ножевая сталь или медицинская,т.к. из неё делают лезвия для бытовых и охотничьих ножей, хирургические инструменты – скальпели. Такие инструменты острые и безопасные при использовании в быту: ножи из стали 40Х13 используют повара, туристы, рыбаки и водолазы. Мягкость стали позволяет легко затачивать лезвия, хотя заточка требует регулярного обновления. Антикоррозионная устойчивость обеспечивает долгую эксплуатацию в агрессивных средах.

В промышленности из стали марки 40Х13 изготавливают режущий, мерительный и хирургический инструмент, рессоры, втулки, шариковые подшипники, лопасти турбин, болты, гайки, работающие при температуре до 400-450°С и в коррозионных средах.

Массовая доля элементов в стали 40Х13 согласно ГОСТ 5362-72

Элемент

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Массовая доля элемента, %

0,36 – 0,45

не более 0,8

не более 0,8

12,0 – 14,0

не более 0,6

 

Значение химических элементов в составе 40Х13

Массовая доля элементов в составе стали 40x13

Углерод (C) - самый важный элемент в стали, повышающий прочность. Кремний (Si) и марганец (Mn) увеличивают прочность и износоустойчивость. Кроме того, содержание марганца положительно влияет на зерновую структуру сплава и способствует прокаливаемости.

Хром (Cr) - повышает антикоррозийные свойства. Однако большое содержание хрома в сплаве увеличивает его хрупкость. Никель (Ni) улучшает вязкость, закаливаемость и коррозионную стойкость стали.

Ещё одна особенность сплава марки 40Х13 — присутствие в составе микроскопических карбидов. Эти вещества выполняют роль абразива и ведут к выводу режущих поверхностей из строя. Отсюда и необходимость частой заточки инструмента.

После прохождения закалки сплав 40Х13 приобретает устойчивость к окислению. На этом этапе полностью растворяются карбиды и создаётся антикоррозионная пленка. Любое снижение стойкости к коррозии объясняется пониженной концентрацией хрома в карбиде или понижением температуры плавления. Если процесс проведён технологически верно, то такого не должно быть.

Плавка осуществляется при температуре от 850 градусов. Этого достаточно для 100% деформирования сплава. Чтобы предотвратить растрескивание, технология предусматривает поочередно нагрев и охлаждение.

Физические свойства 40X13

Физические свойства

Температура испытаний, °С

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Модуль нормальной упругости, ГПа

241

208

202

194

185

173

160

     

Плотность, кг/м3

7650       

7630

7600

7570

7540

7510

7480

7450

7420

 

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

25       

26

27

28

29

29

29

28

28

29

Удельное электросопротивление, нОм*м

 

786       

830

890

950

998

1046

1122

   
 

20-100       

20-200

20-300

20-400

20-500

20-600

20-700

20-800

20-900

20-1000

Коэффициент линейного расширения, K-1

0,7       

11,5

11,9

12,2

12,5

12,8

13,0

13,2

   

Удельная теплоемкость, Дж/(кг*К)

452       

477

502

528

553

678

620

666

691

 

Технологические свойства 40Х13

Ковка

Температура ковки, °С: начала – 1200, конца – 850. Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу

Свариваемость

Не применяется для сварных конструкций

Твёрдость проката

HB 10-1 = 143-229 МПа

Достоинства ножевой стали

  1. Высокая коррозионная устойчивость. Сохраняется до рабочих температур 600-650°C. Сплав не окисляется в солёной воде, что обеспечивает популярность ножей 40x13 у дайверов.
  2. Высокая жаропрочность в умеренно агрессивных средах – до 400-450 °C.
  3. Высокая пластичность и лёгкость механической обработки – токарной, сверления, фрезерования.
  4. Универсальность сплава. Из него изготавливают продукцию невысокой стоимости.

Свойства проката из стали 40Х13

  1. Прочность, износостойкость и долговечность. Изделия не требуют дополнительного обслуживания, что сокращает расходы на эксплуатацию.
  2. Соответствие гигиеническим требованиям. Металлопрокат из 40Х13 – экологически безопасный материал, имеет эксплуатационные и гигиенические сертификаты.
  3. Сочетаемость. Металлопрокат отлично сочетается с другими строительными материалами и применяется в промышленности.

Металлопрокат
 

Недостатки ножевой стали

Сталь 40Х13 имеет не только плюсы, но и минусы:

  1. Режущая кромка инструментов довольно мягкая и поэтому легко затачивается, но быстро тупится.
  2. Другой важный недостаток сплава – слабая устойчивость к высоким температурам. Поэтому изделия из 40Х13 запрещено сваривать.
  3. Подверженность влиянию агрессивных сред и высокой влажности: длительное нахождение во влажной среде провоцирует коррозию.

Аналоги и заменители стали 40Х13

Наиболее близкий заменитель – нержавейка 30Х13, ее прочность, пределы текучести и выносливости уступают марке 40Х13. В зарубежной практике существуют аналоги:

  1. в США и Канаде – AISI 420;
  2. в Евросоюзе и Германии – 4031, 1.4034, X39Cr13, X40Cr13;
  3. в Японии – SUS420J2;
  4. в КНР – 4С13;
  5. в Швеции – 2304.

Наибольшее распространение за рубежом имеет сталь марки 420, качество термообработки которой превышает российское.

Медицинские инструменты из стали 40Х13
 

Механическая обработка стали 40Х13

Сталь 40Х13 прекрасно поддаётся механической обработке. Но не всё так гладко, в процессе возникают сложности:

  1. дополнительный нагрев при сверлении заготовки повышает прочность поверхностного слоя;
  2. при обработке образуется жёсткая стружка, которую удаляют специальными приспособлениями;
  3. когда температура детали повышается, существенно падает износоустойчивость режущей кромки;
  4. при заточке ножей может образоваться металлический наплыв, который влияет на равномерность поверхности кромки;
  5. детали из этого сплава не рекомендуется сваривать, так как он неустойчив к высоким температурам.

Термическая обработка

Термическая обработка сплавов – последовательность операций: нагрев, выдержка и охлаждение стали при разных температурных режимах. От этого зависят внутренняя структура материала и его технико-эксплуатационные характеристики. Именно поэтому температура закалки и отпуска подбирается индивидуально, с учетом особенностей использования обрабатываемого сплава.

В температурном диапазоне от 850 до 1100 градусов сталь приобретает высокие технологические характеристики при пластической деформации. Если охлаждение и нагрев будут быстрыми, увеличивается риск появления внутренних напряжений, которые приводят к растрескиванию. Но медленное охлаждение приводит хрупкости сплава.

Если сталь используют для производства скальпелей и хирургических инструментов, её закаливают при температуре 1020-1040 градусов. Отпуск – при 350 градусах в щелочи. Это многократно увеличивает прочность и упругость изделий. 

Ещё один вид термообработки – нагрев деталей высокочастотными токами – применяется когда нужно закалить только поверхность. Это актуально для производства деталей, испытывающих интенсивные нагрузки из-за раскачивания или трения. 

После обработки ВЧ-токами твёрдость изделия повышается до 36,5 HRC.

Ножи из ножевой стали
 

Уход за режущим инструментом из стали 40Х13

  • изделия не рекомендуют надолго оставлять во влажной среде или в стерилизаторах, так как возможно появление коррозии;
  • после соприкосновения клинка с кислой или щелочной средой, его нужно промыть проточной водой и протереть насухо;
  • перед длительным хранением лучше обработать клинок оружейным маслом;
  • после заточки, чтобы снизить вероятность окисления, нужно обязательно отполировать поверхность;
  • время от времени изделия рекомендуют смазывать машинным маслом (кроме медицинского инструмента и ножей для разделки пищевых продуктов).