Инструментальная плита 9Х2: характеристики стали и применение
Инструментальная плита 9Х2 — горячекатаный или кованый прокат из легированной инструментальной стали, содержащей около 0,9 % углерода и до 2 % хрома. Материал относится к группе штамповых сталей повышенной теплостойкости и предназначен для изготовления нагруженных деталей горячей деформации. Плита поставляется в отожжённом состоянии с твёрдостью 217–255 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием и последующую закалку до 52–56 HRC.
Химический состав и структура
Сталь 9Х2 регламентируется ГОСТ 5950 и содержит углерод в пределах 0,85–0,95 %, хром — 1,5–2,0 %, кремний — 0,17–0,37 %, марганец — 0,15–0,40 %. Ограничение серы и фосфора до 0,030 % каждого снижает риск образования горячих трещин при ковке. После отжига структура представляет собой зернистый перлит с карбидами хрома типа M7C3, равномерно распределёнными по объёму. Такая морфология карбидной фазы обеспечивает изотропность механических свойств в толще плиты толщиной до 150 мм.
Механические свойства
После закалки с 840–860 C в масле и отпуска при 400–500 C достигаются следующие показатели:
- предел прочности — 1600–1900 МПа;
- предел текучести — 1400–1600 МПа;
- ударная вязкость KCU — 25–40 Дж/см;
- твёрдость после отпуска — 48–54 HRC;
- теплостойкость — сохранение 45 HRC при нагреве до 500 C.
Прогрев под закалку ведут ступенчато: 650 C — выдержка, затем нагрев до аустенитизации. Охлаждение в масле с температурой 40–80 C. Отпуск проводят дважды для стабилизации остаточного аустенита.
Технологические параметры обработки
| Операция | Температура, C | Среда | Твёрдость, HRC | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг | 770–790 | Печь | 217–255 HB | Медленное охлаждение 20 C/ч |
| Закалка | 840–860 | Масло | 62–64 | Ступенчатый нагрев |
| Отпуск | 200–300 | Воздух | 58–60 | Для режущего инструмента |
| Отпуск | 400–500 | Воздух | 48–54 | Для штампов горячей деформации |
| Отпуск | 520–560 | Воздух | 42–46 | Для ударного инструмента |
Области применения
Плита 9Х2 востребована в следующих узлах и оснастке:
- вырубные и гибочные штампы холодной листовой штамповки толщиной до 4 мм;
- молотовые штампы горячей объёмной штамповки на прессах усилием 10–25 МН;
- ножницы для резки сортового проката и листа в линии агрегатов продольной резки;
- матрицы и пуансоны вырубных прессов в производстве электротехнических деталей;
- детали ударного инструмента: зубила, бородки, обжимки для слесарных и кузнечных работ.
В штампах горячей деформации плита работает при контактных температурах до 500 C и циклических нагрузках 200–400 МПа. Стойкость инструмента зависит от качества предварительной термообработки и глубины обезуглероженного слоя, который не должен превышать 0,3 мм на сторону.
Формы поставки и размеры
Плиты 9Х2 выпускают толщиной 20–200 мм, шириной 200–800 мм, длиной 1000–3000 мм. Отклонения по толщине соответствуют ГОСТ 5950 для проката повышенной точности. Торцы обрезают под прямым углом, кромки без заусенцев. По требованию заказчика проводят ультразвуковой контроль на отсутствие внутренних дефектов и проверку макроструктуры на травленых темплетах.
Вопросы и ответы
До какой твёрдости закаливается плита 9Х2?
Максимальная твёрдость после закалки с 840–860 C в масле составляет 62–64 HRC. Для штампов горячей деформации применяют отпуск при 400–500 C, снижающий твёрдость до 48–54 HRC при сохранении теплостойкости.
Чем отличается 9Х2 от 9ХС?
Сталь 9Х2 содержит 1,5–2,0 % хрома без кремния, тогда как 9ХС легирована кремнием до 1,2 % и хромом до 1,0 %. Кремний в 9ХС повышает прокаливаемость и теплостойкость, но снижает обрабатываемость. Плита 9Х2 предпочтительна для штампов горячей штамповки, 9ХС — для режущего инструмента.
Применяется ли 9Х2 для холодновысадочных матриц?
Да, при отпуске на твёрдость 56–58 HRC плита 9Х2 используется для матриц холодной высадки крепежа на автоматах. Однако при высоких контактных нагрузках предпочтительнее стали с большей вязкостью, например 6ХВ2С.
Какой режим отжига обеспечивает минимальную твёрдость?
Изотермический отжиг при 770–790 C с выдержкой 3–4 ч и последующим медленным охлаждением до 500 C со скоростью не более 20 C/ч даёт твёрдость 217–255 HB, достаточную для механической обработки.
