Сталь 30х13 - характеристики и применение

В статье будут рассмотрены характеристики стали 30Х13, её химический состав, влияние легирующих элементов на механические и антикоррозионные свойства, способы и особенности термообработки, области применения и существующие аналоги. Статья предназначена для лиц, интересующихся вопросами металлургии сталей и сплавов, механической обработкой, а также возможностью их использования в различных отраслях промышленности.

Общие сведения

30Х13 – коррозионностойкая, жаропрочная сталь мартенситного класса. Она хорошо противостоит воздействию агрессивных сред в закалённом состоянии. Не теряет стойкости к окислению при высоких температурах. Может работать при повышенных температурах без снижения коррозионной стойкости, появления следов деформации и разрушения. После нагрева тетрагональная мелкокристаллическая структура образуется при охлаждении на воздухе.

Сталь 30Х13 может обрабатываться резанием после отпуска или отжига. По пригодности к обработке приблизительно в два раза уступает стали 45, принимаемой за точку отсчёта.

Химический состав

Марка 30Х13 является среднеуглеродистой, высоколегированной. Кроме углерода и хрома в её состав введены дополнительные элементы, корректирующие технологические характеристики.

В соответствии с ГОСТ 5632 основа 30Х13 включает:

• 0,26-0,35% углерода,
• 12-14% хрома.

Кроме них в состав входят кремний и марганец в количестве до 0,8%, допускается включения серы и фосфора до 0,025% и 0,03% соответственно.

Назначение легирующих компонентов в стали 30х13

Углерод. Непременный компонент, входящий в состав. Собственно сталью называется сплав железа с углеродом в количестве до 2,14%. Образуя с атомами железа цементит F3C, делает металл чувствительным к термообработке. Чем выше количество углерода, тем большую твёрдость можно достичь при закалке. Но при этом материал становится хрупким. При изготовлении и термообработке деталей сложной формы могут возникнуть закалочные трещины. Чтобы избавиться от этого недостатка и сделать сталь более технологичной в состав вводят модифицирующие элементы, снижающие склонность к растрескиванию, улучшающие обрабатываемость, прокаливаемость и другие характеристики.

Хром. Содержится в количестве более 10%, компонент переводит сталь в категорию высоколегированных. В ряду электрохимической активности элементов хром располагается правее железа. Он обладает большим электроотрицательным потенциалом (большим сродством к электрону и кислороду) и более высокой восстанавливающей способностью. В сплавах хром способствует восстановлению железа, вытесняя его из окислов. Таким образом, при достаточно высоком содержании он придаёт металлу антиокислительные свойства. Сталь становится коррозионностойкой.

Кремний. Так же как и хром, находится в ряду активности элементов левее железа. Он в некоторой степени предотвращает образование окислов в расплаве. Но более ценно его способность вытеснять железо из соединений с фосфором, приводящим к появлению трещин при закалке деталей. Введение кремния в количествах до 1% улучшает технологичность стали, позволяя избегать трещин в деталях с резкими переходами толщины.

Марганец. Аналогично хрому содержится в количествах до 1 %. Его роль заключается в вытеснении из соединений с железом серы. Снижения концентрации сульфидов повышает ударную вязкость, т. е. стойкость деталей к ударным нагрузкам.

Характеристики прочности

Прочностные показатели марки 30Х13 зависят от режимов термообработки. Закалка увеличивает предел прочности и твёрдость, но снижает вязкость. Это приводит к усталостному разрушению при переменных нагрузках и выкрашиванию поверхности детали.

Снизить хрупкость позволяет послезакалочный отпуск. Правильная термообработка позволяет получить оптимальные прочность, вязкость и износостокость: σ_В=54 кг/кв. мм, δ=17%, HRC=48, где σ_В–предел прочности, δ – утносительное удлинение, HRC – твёрдость по Роквеллу.

Аналоги

По показателями твёрдости, прочности и износостойкости и аналогичным составом обладают стали 420 серии в США, X30Cr13 в Великобритании, SUS420J2 в Японии и т. д.

Заключение

Сталь 30Х13 может использоваться для изготовления деталей испытывающих средние постоянные и переменные нагрузки, работающие в агрессивных средах.