Инструментальная полоса 4Х5МФС в Минске

Инструментальная полоса 4Х5МФС — штамповая сталь для горячего деформирования

Инструментальная полоса 4Х5МФС — горячекатаный плоский прокат из легированной штамповой стали, предназначенный для изготовления рабочих элементов оснастки, эксплуатируемой при ударных и статических нагрузках в условиях интенсивного нагрева. Материал относится к группе сталей для деформирующих штампов горячего выдавливания и прессования, что определяет его состав с повышенным содержанием хрома, молибдена и ванадия.

Полоса 4Х5МФС поставляется в состоянии после горячей прокатки с последующим отжигом, обеспечивающим твердость не более 255 HB. Структура металла — сорбит отпуска с равномерным распределением карбидной фазы, что гарантирует стабильность механических свойств по длине и ширине проката. Сечение полосы формируется с допусками по ГОСТ 103, ширина варьируется в диапазоне 10–200 мм, толщина — 2–25 мм.

Химический состав и механические характеристики

Легирующая система 4Х5МФС обеспечивает комплекс эксплуатационных свойств, критичных для штамповой оснастки: теплостойкость до 550–600 C, сопротивление разупрочнению при циклическом нагреве и высокую прокаливаемость. Основные легирующие элементы распределяются следующим образом:

• углерод — 0,37–0,44 %, формирующий мартенситную структуру после закалки;
• хром — 4,5–5,5 %, обеспечивающий прокаливаемость и окалиностойкость;
• молибден — 1,2–1,5 %, повышающий теплостойкость и сопротивление отпуску;
• ванадий — 0,4–0,6 %, образующий дисперсные карбиды для вторичного твердения;
• кремний и марганец — до 1,0 % и 0,6 % соответственно, раскисление и упрочнение феррита.

После термической обработки по режиму: закалка от 1040–1080 C в масле, двойной отпуск при 540–580 C, полоса 4Х5МФС достигает твердости 44–48 HRC. Предел прочности при этом составляет 1500–1700 МПа, ударная вязкость KCU — не менее 40 Дж/см. Рабочая температура поверхности штампа, при которой сохраняется твердость не ниже 40 HRC, достигает 600 C.

Технологические особенности обработки

Обрабатываемость резанием полосы 4Х5МФС в отожженном состоянии оценивается как удовлетворительная — коэффициент обрабатываемости составляет 0,6 относительно стали 45. Материал склонен к обезуглероживанию при нагреве, поэтому перед закалкой рекомендуется применять защитную атмосферу или вакуумные печи. Шлифование после термической обработки выполняется с применением охлаждения для исключения прижогов и микротрещин.

Свариваемость стали ограниченная — соединения требуют предварительного подогрева до 300–400 C и последующего высокого отпуска. Для изготовления оснастки преимущественно используется механическая обработка с удалением поверхностного слоя, поскольку сварные швы в зоне рабочей кромки снижают стойкость штампа.

Применение полосы 4Х5МФС

Плоский прокат 4Х5МФС применяется для производства сменных элементов штамповой оснастки, работающих при температурах до 600 C. Из полосы изготавливают:

• вставки и пуансоны штампов горячей объемной штамповки;
• матрицы пресс-форм для литья алюминиевых и цинковых сплавов под давлением;
• ножи и резцы горячей резки сортового проката;
• дорны и оправки для прошивки заготовок в кузнечно-прессовом производстве;
• выталкиватели и толкатели в конструкциях горячештамповочных прессов.

В машиностроении полоса 4Х5МФС востребована при изготовлении оснастки для штамповки лопаток турбин, крепежных изделий и деталей автомобильной трансмиссии. На предприятиях цветной металлургии материал используется для пресс-форм литья под давлением, работающих в контакте с расплавами алюминиевых сплавов при температурах 680–720 C.

Условия эксплуатации и стойкость

Стойкость инструмента из полосы 4Х5МФС определяется режимом термической обработки и условиями охлаждения рабочей поверхности. При штамповке стальных заготовок с нагревом до 1100–1200 C ресурс пуансонов составляет 3000–5000 циклов до переточки. Для увеличения срока службы применяется азотирование при 520–560 C, повышающее поверхностную твердость до 900–1100 HV и снижающее коэффициент трения в зоне контакта.

Материал чувствителен к перегреву выше 1100 C при ковке — это вызывает рост зерна и снижение вязкости. Ковку заготовок под полосу выполняют в интервале 900–1100 C с окончанием при температуре не ниже 850 C. Охлаждение после ковки — замедленное, в колодцах или печи, для исключения флокенообразования.

Вопросы и ответы