Качественный нож на все случаи жизни из стали 40Х13

Содержание

Применение

Раньше этот материал использовался для изготовления советских и недорогих кухонных ножей. К сожалению, из-за своей низкой стоимости они отличались сравнительно плохим качеством (из-за заводов-изготовителей ножей, а не стали), но для обычных бытовых и кухонных целей подходили отлично. Таким ножом с лёгкостью можно было разделывать курицу, другие мясные блюда, но самый главный плюс — безопасность для здоровья. Никакого риска заразиться какой-нибудь химической болезнью, используя сталь 40×13, просто не существует.

Отдельная сфера применения — авиамоделирование. В самолётостроении нельзя, чтобы материал, из которого изготавливаются важные составляющие части, сильно электрифицировался и подвергался различной коррозии, ведь на кону человеческие жизни. Конструкторы не стали бы использовать низкокачественную сталь, поэтому данный факт станет ещё одним плюсом. Но самый частый способ употребления — изготовление различных составляющих деталей. Высокая прочность и возможность использования в механизмах, работающих на износ, делают материал главным составляющим.

Стоит заметить, что медицинские скальпели изготавливаются именно из вышеуказанного сплава, что подтверждает информацию про безопасность для человеческого организма. Ещё из этой стали производят различные технические приспособления: подшипники, пружины, элементы для измерительных систем, детали компрессора и многие необходимые в повседневной жизни вещи.

Одним из главных минусов является тот факт, что использовать эту сталь для сварки категорически нельзя. При резком изменении температуры она теряет многие свои свойства, начинает ржаветь, разрушается кристаллическая решётка.

Применение стали 40Х13

Уникальные свойства стали этой марки позволили применять её в авиастроении. Дело в том, что эта отрасль постоянно нуждается в материалах, которые обладают высокой прочностью во время работы при высоких температуре, например, в авиационном двигателе. Кроме того, в современной авиационной технике детали, выполненные из этой стали, применяют в силовых элементах конструкции фюзеляжа и пр.

Кстати, неофициальное название стали 40Х13 – ножевая. Несмотря на то что этот материал относительно мягок, при проведении правильной термической обработки он показывает хорошую твёрдость – 57HRC.

Ножи, выполненные с маркировкой 40х13, пользуются популярностью и домохозяек, и у охотников, рыбаков и пр. Все дело в том, что ножи, выполненные из этого материала, не ржавеют и не нуждаются в особом уходе.

Область применения

Применение сплава довольно широкое. В настоящее время его используют для изготовления кухонных ножей с невысокой стоимостью. Они нравятся домохозяйкам, так как за ними просто ухаживать, при соблюдении элементарных правил они почти не ржавеют. Лезвия ножей острые, легко затачиваются. Можно резать любые продукты: рыбу, мясо, фрукты, овощи. Инструменты совершенно безопасны в использовании.

Помимо этого, из 40х13 изготавливают:

медицинские скальпели;
приспособления для измерений;
подшипники;
пружины;
маникюрные инструменты;
компрессорные детали и многие другие предметы бытового назначения.

Ножи из сплава используют рыбаки, дайверы, туристы, водолазы и простые кухарки. Кто-то предпочитает иметь у себя сувенирные клинки, имеющие прекрасный внешний вид.

Детали из стали 40Х13.

Основные характеристики

Сталь 40Х13, иногда её обозначают как 4Х13, относят к коррозионно-стойким, жаропрочным маркам. Отечественным заменителем является сталь 30Х13. В химический состав этого материала входят:

углерод до 0,45%;
хром до 14%;
остальные материалы (кремний, марганец и пр.) до 0,8%.

Такой состав позволяет изготавливать из этой стали следующую продукцию:

режущий и мерительный инструмент;
медицинский, в том числе и хирургический инструмент;
элементы конструкций, работающих в слабых агрессивных средах.
пружины, крепёжные изделия, валы подшипники, способные работать в агрессивных средах, в том числе и при температурах до 450 ºC.

Этот материал получают в открытых печах. Чаще всего применяют индукционные печи. Плавку стали производят при температурах от 850 до 110 градусов цельсия. Такой режим обеспечивает её полную деформацию. Для предотвращения образования трещин и других дефектов применяют различные температурные режимы, применяемые попеременно. Кстати, для применения деталей из марки 40Х13 в агрессивных средах, в целях повышения её стойкость к коррозионному воздействию, рекомендуется шлифовать их поверхность.

Среди импортных аналогов стали марки 40х13 можно назвать следующие:

США — 420;
Германия — 1.4031;
КНР — 4С13.

ГОСТ

Металлургическая промышленность выпускает следующий сортамент — лист (ГОСТ 5582-75), пруток ГОСТ 18907-73, проволоку (ГОСТ 18143-72).

Какими отзывами пользуются изделия из стали 40х13

очень долговечны из-за своей твердости

Особенно любят сталь 40х13 дайверы, рыбаки, водолазы и просто хозяйки. Ведь ножи, выпускаемые из этой стали, действительно практичны для использования в различных отраслях. Успешно производят из нее и сувенирные клинки.

Стоит отметить, что изделия из стального материала совсем не требуют какого-либо особого ухода, кроме заточки. Но, зато со сталью 40х13 требуется аккуратное обращение, так как лезвия ножей очень гибкие. Например, нельзя использовать такой нож для работы с твердыми поверхностями.

Особой популярностью обладает инструмент для маникюра, выполненный из такого материала, как сталь 40х13. Благодаря своей твердости, щипчики хорошо обрабатывают кутикулу. При этом не следует часто натачивать инструмент. А постоянное его использование не приводит к деформации изделия.

скальпели изготавливают преимущественно из стали 40х13

Приобретая изделия из стали 40х13 необходимо помнить, что относится к вещам нужно аккуратно. Лезвия ножей не любят хранения в сырых и очень влажных условиях. На них могут появиться мелкие точечки ржавчины, которые после заточки, конечно же, исчезнут. Но, лучше не допускать подобных оплошностей.

Несколько лет уже пользуюсь кухонным ножом из стали 40х13. И хочу сказать, что нож из такого материала является довольно прочным и удобным в применении. Он хорошо и легко точиться. Отлично режет даже жесткое мясо и рыбу. Поражает его долговечность. Лезвие абсолютно не сточилось при постоянной его эксплуатации.

Работаю мастером маникюра уже 10 лет. В своей работе приходилось использовать различные режущие инструменты для придания ногтям нужной формы и опрятного внешнего вида. Особо осталась довольна щипчиками для подравнивания кутикул, выполненными из стали 40х13. Материал довольно прочный, долго остается острым, при затачивании не деформируется.

На рынке предложили купить подшипник на велосипед из стали 40х13. Остался очень довольным. Оказался довольно прочным и качественным. Очень рекомендую!

Термообработка стали

Свои уникальные свойства, в частности, повышенную стойкость к коррозии, марка 40Х13 получает в результате сложной термической обработки.

После закалки, составляющими компонентами стали 40Х13 являются:

карбиды;
мартенситы;
остатки аустенитов.

Надо отметить, что при температуре порядка 1050 ºC сталь теряет свою твердость. Это вызвано в первую очередь тем, при таком режиме растёт количество аустенита. Но при понижении температуры до 500 ºC твёрдость возвращается. Это обусловлено тем, что происходит удаление карбидов из структуры стали.

Финишная термообработка (закалка) производится при температуре 950 — 1000 ºC, с последующим охлаждением в масле или на воздухе. При соблюдении всех технологических режимов сталь получить требуемую твёрдость и коррозионную стойкость.

Марка 40Х13 – назначение

Коррозионно-стойкая жаропрочная сталь 40Х13 мартенситного класса используется для изготовления высокопрочных износостойких деталей, работающих в коррозионных средах или при температурах до 4500С – оси, втулки, пружины, корпусы, лопасти, цапфы, бандажи, турбин, рессоры, диски, иглы карбюраторов, крепеж, другие изделия. Стойкость к образованию окалины при длительном сроке эксплуатации до 6000С.

Как выбрать марку и на что обратить внимание

Для того чтобы не ошибиться, при выборе марки стали для ножа, прежде всего нужно понимать в каких условиях он будет эксплуатироваться. Для кухонных подойдет более простой вариант, а для походов необходимо использовать более дорогую сталь с высокими показателями сохранности остроты лезвия.

Характеристики

Одной из основных характеристик стали является ее твердость. Согласно общепринятому стандарту, ее измеряют по методу Роквелла и обозначают аббревиатурой HRC. Качественные ножи изготавливают из стали с твердостью от 54 до 57 единиц.

Состав

В состав, помимо железа, входит углерод. От его содержания зависят эксплуатационные показатели будущего изделия.

Для улучшения эксплуатационных характеристик, в состав стали добавляют другие металлы, так называемые легирующие элементы. Качественное лезвие должно содержать высокий процент таких примесей. Основными из них являются:

хром. Препятствует возникновению коррозии;
никель. Повышает прочность и снижает вероятность появления коррозии;
марганец. Применяется для улучшения ковкости металла;
ванадий. Продлевает срок эксплуатации, увеличивая его прочностные показатели;
кремний. Используется для увеличения прочности;
вольфрам. Введение его в состав стали позволяет усилить противодействие коррозии и увеличить прочность готового клинка;
молибден. Служит для улучшения упругости и вязкости металла.

Способы обработки

Рассматриваемая сталь подвергается двум основным видам обработки: термической и механической. Термообработка стали 40х13 применяется для придания ей соответствующих технологических свойств. Механическая – для создания требуемой формы, решения поставленных технических задач.

Подобный металл специалисты относят к той категории материалов, которые при проведении термической обработки требуют определённого специфического подхода. Именно этот вид обработки придаёт требуемые свойства.

Сталь 40х13 в печи для закаливания

Основными видами термической обработки являются:

последовательная закалка;
медленный отпуск после нагрева;
горячая и холодная пластическая деформация;
отжиг.

После проведения закалки в структуре образуются следующие компоненты:

карбиды;
мартенситы;
некоторые остатки так называемых аустенитов.

Первые два способа обработки позволяют придать стали хорошую коррозийную стойкость и отличные механические свойства. Это удаётся за счёт того, что она обладает хорошей пластической деформацией. Закалка такой стали происходит с помощью постепенного нагрева до температуры более 950 °С, но не более 1100 °С. Последовательный нагрев необходим потому, что эта марка стали обладает повышенной чувствительностью к трещинам. Чтобы избежать проявления негативных последствий металлическую деталь (особенно с толщиной более 100 миллиметров необходимо нагревать более 10 минут).

Чтобы избежать появления трещин, в том числе и в глубине металла, образец подвергают так называемому отпуску. То есть, постепенному понижению температуры и выдерживанию образца при температуре до 300 °С. В этом случае сталь приобретает свои максимальные прочностные характеристики. Если температурный режим не будет выдержан, и процесс произойдёт при 450 °С, сталь потеряет свои характеристики по ударной вязкости. Наилучшие коррозийные свойства и хорошую пластичность она приобретает при соблюдении следующих параметров. Последовательный нагрев до температуры 700 °С, последующая выдержка в течение 20 минут, охлаждение в ёмкости с маслом.

В качестве смягчающей термической обработки используется так называемый отжиг. Деталь нагревается до температуры 800 °С. Далее проводят медленное охлаждение в самой печи до температуры около 500 °С.

Температура закалки и отпуска стали 40х13

В качестве альтернативы стандартному виду нагрева, для проведения термической обработки применяют нагрев токами высокой частоты. Особенно этот метод используется при необходимости проведения закалки поверхностного слоя детали. Это детали, которые входят в механизмы с узлами трения и качения, в элементы трубопроводной арматуры. Обычно такая закалка применяется только к деталям, толщина которых превышает 15 миллиметров. С её помощью удаётся добиться показателя твердости после закалки равного 36,5 HRC единиц.

Она подвергается следующим видам механической обработки:

сверление отверстий;
заточка;
фрезерование;
ковка.

Проведение этих операций связано с определёнными трудностями:

Упрочнение поверхностного слоя (это связано с дополнительным нагревом заготовки в момент резания или сверления).
Проблемы с удалением отходов металлообработки (получаемая металлическая стружка образует длину узкую закрученную полоску). Это вызывает определённые неудобства при длительной обработке. Эту проблему решают с помощью установки специальных приспособлений на металлорежущий инструмент. Они производят периодический облом стружки.
Повышенный износ режущей кромки. Это связано с повышением температуры детали в месте соприкосновения с кромкой режущего инструмента. В этом случае наличие в этой марке кристаллических соединений (карбидов и мартенситов) создаёт эффект наличия в ней абразивных элементов что приводит к быстрому износу режущей кромки.

Кроме этого возникают трудности при заточке режущих инструментов, сделанных из этой стали. В момент заточки повышается температура затачиваемой кромки и образуется так называемый металлический наплыв. Это приводит к появлению неравномерного упрочнения края затачиваемой поверхности.

После проведение этой операции (горячей деформации) допускается только медленное охлаждение с последующим низкотемпературным отжигом.

В доступный перечень механической обработки, к сожалению, не попадает сварка. Дело в том, эта марка металла относится к категории трудносвариваемых материалов. Поэтому этот метод обработки не применяется для соединения конструкций, изготовленных из этого материала.

Какую сталь лучше выбрать

Для кухонных ножей

Фирменная продукция известных производителей содержит маркировку, в которой указывается и марка стали. Российские бренды чаще всего используют для кухонного ножа следующие материалы:

65Х13. Металл с высоким содержанием хрома, устойчивый к коррозии. Применяется для изготовления хирургических инструментов и недорогих ножей. Мягкая сталь легко затачивается, но и тупится очень быстро. В редких случаях лезвие закаливается, чтобы повысить его твердость.
40Х12. Тоже мягкая сталь, хорошо поддающаяся обработке. Лезвия быстро тупятся и легко сгибаются, поскольку эту сталь нельзя закаливать. Зато они не подвержены коррозии и стоят очень дешево.
95Х19. Одна из лучших сталей для кухонных и сувенирных ножей. Требуется особая заточка, зато режущая кромка долго сохраняет остроту. Материал смотрится красиво и не подвержен коррозии.
50Х14МФ. Ножи из этой стали получаются прочными и упругими. Для термической обработки нужны специальные условия, которые имеются лишь у крупных производителей.

Зарубежные фирмы используют для ножей сталь марки 420. Сам по себе – это нормальный материал, но в разных странах он обрабатывается по-своему. Например, у китайцев ножи получаются слишком мягкими, а продукция Германии или Швейцарии отличается повышенной твердостью и качественной заточкой.

Для охотничьих ножей

Для хорошего охотничьего ножа качество стали имеет первостепенное значение. Эти изделия подвержены механическим воздействиям, часто используются на охоте при повышенной влажности и других неблагоприятных условиях.

Поэтому для охотничьего ножа используется высокоуглеродистая сталь с добавками ванадия, никеля, молибдена, марганца, хрома и других компонентов. Полученный материал становится прочным, вязким, устойчивым к износу и нагреву. Средний показатель твердости составляет 55-60 единиц.

Слишком твердая сталь с трудом поддается заточке в условиях охоты. Мягкое лезвие, наоборот, можно быстро заточить подручными средствами. Такая заточка держится очень недолго и требует частого повторения процедуры. Самыми оптимальными зарубежными марками считаются 420НС, 440С, 440В, AUS-6. Российские производители используют 65Х13, 50Х14МФ, 95Х18.

Какими отзывами пользуются изделия из стали 40х13

очень долговечны из-за своей твердости

скальпели изготавливают преимущественно из стали 40х13

Как изготовить нож из стали 40Х13

Технология изготовления ножа из стали 40Х13 такая же, как для других марок сталей. Если делать свой первый клинок, то сталь 40Х13 нужна, чтобы освоить технологический процесс.

Заготовка должна быть откована, желательно заданной конфигурации. Процесс ковки упрочняет структуру, что хорошо скажется на свойствах режущей части.

На поковку наносится шаблон будущего лезвия, вырезается по контуру. Резка производится только в отпущенном состоянии заготовки, с одновременным охлаждением. Нельзя допускать перегрева при резании.

Предварительно обрабатываются и затачиваются кромки, плоскость до нужных размеров, сверлятся отверстия в рукоятке для установки крепления штифтов. Производится термообработка (закалка, отпуск) для придания твердости и пластичности.

Заготовка шлифуется с обязательным охлаждением. Перегрев отпустит сталь, уменьшит прочность. Полируется до блеска.

Изготовленная деревянная ручка устанавливается на штифтах. Ее клеят на эпоксидный клей, шлифуют до гладкости, чтобы хорошо сидела в руке, обрабатывают маслом. Масло защищает от влажности, придает деревянной ручке красивый вид. Окончательная шлифовка режущей кромки лезвия. Удобный и практичный нож готов.

Аналоги стали и область применения

4Х13 — старое название. Существуют зарубежные аналоги, отличающиеся чистотой сплава, отсутствием или наличием примесей.

Зарубежные аналоги разных поставщиков: американские AISI420, японские SUS420J2, французские X40Cr14, английские 420S45, итальянские X40Cr14, испанские F.3404, китайские 4C13, польские 4h23, чешские 17024. Все аналоги имеют похожие характеристики.

Область применения:

Мерительный инструмент.
Режущий инструмент.
Предметы домашнего обихода.
Медицинские инструменты.
Валы.
Пружины.
Подшипники.
Мерительные приспособления для ковочного производства.
Детали компрессорных установок.
Режущие ножи аппаратов для горячей штамповки.

Это интересно: Сталь 45 — характеристики, свойства, применение

Состав стали

Здесь мы рассмотрим основные элементы, входящие в состав металла, из которого делаются клинки. Ниже представлены компоненты, входящие в состав большинства легированных сталей, по мере убывания частоты их использования:

Железо. Основа, образующая любой сплав, который впоследствии назовут сталью. Его содержание в составе стали для ножей может достигать 99,6 %.
Углерод. По сути, обычный уголь. Именно он задает ее основные характеристики: способность принимать закалку, кристаллизоваться в твердое вещество, способное выдерживать нагрузки. Минимальный процент содержания углерода для получения такой способности — 0,4 %. Максимальный процент содержания углерода в составе традиционных сталей — 2,13 %.
Хром. В легированных сталях представляет собой первый и самый основной дополнительный элемент. Именно благодаря ему сталь приобретает сопротивляемость коррозии, почему и начинает порой называться «нержавеющей». Даже малое содержание хрома (до 1,5 %) в составе углеродистых сталей позволяет металлу не ржаветь вглубь. В целом же для приобретения свойств «нержавеющей» сталь должна иметь в своем составе не менее 13 % хрома, и чем больше углерода в составе металла, тем больший процент хрома нужен, чтобы обеспечить устойчивость к коррозии.
Кремний. В процентном содержании около 1-1,5 % повышает прочность стали, не влияя на упругость и вязкость, но в больших количествах усиливает хрупкость, и делает материал неподходящим для изготовления клинков.
Марганец. Полезный элемент в составе, при содержании которого в количестве более 1 % в сплаве повышается как твердость, так и износостойкость, и даже стойкость к ударным нагрузкам.
Ванадий. Улучшает практически все полезные свойства стали, делая ее более твердой, прочной и плотной. В некоторых дорогих порошковых сталях для ножей содержание ванадия может доходить до 10 %, что обеспечивает им беспрецедентные характеристики по сохранению остроты и прочности клинков.
Молибден. Улучшает пластичные свойства стали, а также делает ее менее чувствительной к нагреву.
Вольфрам. В природе относится к самым твердым металлам. Его содержание в составе стали добавляет ей твердости. Вольфрам образует сверхтвердые карбиды в ее составе, а также делает сталь нечувствительной к потере закалки при нагреве. Однако этот элемент редкий и довольно дорогой, и сталей с его содержанием немного.
Никель. Дорогой и редкий металл, повышающий как сопротивляемость коррозии, так и общую прочность стали. Используется редко.
Кобальт. Довольно полезный элемент для ножевых сталей. Он несколько повышает жаропрочность стали, но главное, увеличивает стойкость к ударным нагрузкам, что всегда полезно для клинков.