Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 13Х

Сталь инструментальная легированная 13Х: описание, свойства, применение

Сталь 13Х – это высококачественная инструментальная легированная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, износостойкости и устойчивости к высоким температурам. Благодаря своим характеристикам, она широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления инструментов, работающих в условиях повышенных нагрузок и температур.

Свойства стали 13Х:

• Высокая прочность и твердость: Обеспечивает стойкость к деформации и разрушению при интенсивной эксплуатации.
• Износостойкость: Продлевает срок службы инструментов, работающих в условиях трения и абразивного износа.
• Жаростойкость: Сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что позволяет использовать сталь 13Х для изготовления инструментов горячей обработки.
• Прокаливаемость: Обеспечивает возможность получения высокой твердости в глубоких слоях металла при термообработке.
• Умеренная теплостойкость: Позволяет использовать инструменты из стали 13Х для обработки материалов с повышенной температурой.
• Незначительная склонность к обезуглероживанию: Упрощает процесс термообработки и снижает риск образования поверхностного слоя с пониженным содержанием углерода.
• Хорошая обрабатываемость резанием: Облегчает процесс изготовления инструментов сложной формы.

Химический состав стали 13Х (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.10 - 0.16
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Никель (Ni)	до 0.30
Хром (Cr)	1.20 - 1.60
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030
Мышьяк (As)	до 0.08

Расшифровка обозначения:

• 13 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0.13% углерода).
• Х – указывает на наличие хрома в качестве легирующего элемента.

Механические свойства стали 13Х (ГОСТ 5950-2000):

(Значения могут варьироваться в зависимости от режима термообработки и размеров заготовки.)

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел прочности при растяжении (σв)	690 - 880	МПа
Предел текучести (σт)	490 - 690	МПа
Относительное удлинение (δ5)	10 - 20	%
Относительное сужение (ψ)	40 - 60	%
Твердость по Бринеллю (HB)	197 - 269
Ударная вязкость (KCU)	59 - 98	Дж/см²

Физические свойства стали 13Х:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность (ρ)	7750	кг/м³
Модуль упругости (E)	200 - 210	ГПа
Коэффициент линейного расширения (α)	11.7 x 10⁻⁶	1/°C (в диапазоне 20-100°C)
Теплопроводность (λ)	33 - 38	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	460	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.25 - 0.30	мкОм·м

Сферы применения стали 13Х:

Сталь 13Х благодаря своим свойствам нашла широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение:
  • Изготовление деталей и узлов, работающих при повышенных нагрузках и температурах (валы, шестерни, оси, штоки).
  • Производство режущего инструмента (метчики, плашки, фрезы, сверла) для обработки мягких металлов и сплавов.
  • Детали пневматического инструмента (зубила, выколотки).
• Металлургия:
  • Инструмент для холодной деформации (пуансоны, матрицы, вытяжные штампы) при обработке цветных металлов и сплавов.
  • Инструмент для горячей деформации (прошивные оправки, пресс-формы) для обработки цветных металлов и сплавов.
• Деревообрабатывающая промышленность:
  • Ножи для деревообрабатывающих станков.
  • Лезвия для ручных инструментов.
• Нефтегазовая промышленность:
  • Детали бурового оборудования.
  • Элементы запорной арматуры.
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Детали почвообрабатывающих машин.
  • Элементы жаток и комбайнов.
• Производство пластмасс:
  • Пресс-формы для литья пластмасс.

Виды металлопроката из стали 13Х:

Сталь 13Х поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, штоков, деталей крепежа, режущего инструмента.
• Полоса: Применяется для изготовления ножей, лезвий, штампов, режущих пластин.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Лист: Применяется для изготовления деталей, требующих высокой твердости и износостойкости.
• Проволока: Используется для изготовления пружин, сеток, электродов.
• Поковки: Используются для изготовления крупных деталей сложной формы, подвергающихся значительным нагрузкам.

ГОСТы, регламентирующие сталь 13Х и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы, кованые заготовки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия." – устанавливает общие технические требования к пруткам, полосам и кованым заготовкам из инструментальной легированной стали, в том числе и марки 13Х. Содержит требования к химическому составу, механическим свойствам, качеству поверхности, макро- и микроструктуре.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент." – определяет сортамент круглого проката из различных марок стали, включая инструментальную сталь.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент." – устанавливает сортамент полос из инструментальной стали.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент." – определяет сортамент квадратного проката из различных марок стали, включая инструментальную сталь.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент." - определяет сортамент калиброванного круглого проката, который может быть изготовлен из стали 13Х.
• ГОСТ 1435-99 "Прутки из нелегированной инструментальной стали. Общие технические условия." - Хотя данный ГОСТ относится к нелегированным сталям, он может использоваться в качестве справочного материала при работе с инструментальными сталями.
• ГОСТ 1051-73 "Прокат калиброванный. Общие технические условия." - Определяет общие технические условия для калиброванного проката, который может быть изготовлен из стали 13Х.

Операции в цехах, использующие сталь 13Х:

Сталь 13Х применяется в различных цехах машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий. Вот примеры операций:

• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента: Фрезерование, токарная обработка, шлифовка заготовок из стали 13Х для производства фрез, сверл, метчиков, плашек.
  • Термическая обработка: Закалка и отпуск для придания необходимой твердости и износостойкости режущему инструменту.
  • Контроль качества: Проверка твердости, размеров и геометрии готового инструмента.
• Механический цех:
  • Изготовление деталей машин и механизмов: Токарная обработка, фрезерование, сверление, расточка заготовок из стали 13Х для производства валов, осей, шестерен, штоков.
  • Шлифовка: Финишная обработка деталей для достижения необходимой точности размеров и шероховатости поверхности.
  • Термическая обработка: Улучшение механических свойств деталей путем закалки и отпуска.
• Кузнечный цех:
  • Горячая штамповка: Изготовление поковок сложной формы из стали 13Х для дальнейшей механической обработки.
  • Термическая обработка: Нормализация поковок для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла.
• Термический цех:
  • Закалка: Нагрев стали 13Х до определенной температуры и быстрое охлаждение для получения высокой твердости.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снижения хрупкости и повышения вязкости.
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости. (редко применяется для 13Х, но возможно в некоторых случаях)
• Ремонтный цех:
  • Восстановление изношенных деталей: Наплавка, сварка с последующей механической обработкой деталей из стали 13Х.
  • Изготовление запасных частей: Производство деталей взамен изношенных или вышедших из строя.

В заключение, сталь 13Х является универсальной инструментальной легированной сталью с широким спектром применения. Ее высокие механические и физические свойства делают ее незаменимым материалом для изготовления инструментов и деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и температур. Знание характеристик и особенностей применения стали 13Х позволяет оптимально использовать ее потенциал в различных отраслях промышленности.