Инструментальный лист 4Х5В2ФС: штамповая сталь для горячей деформации
Инструментальный лист 4Х5В2ФС — прокат из штамповой стали марки 4Х5В2ФС (аналог DIN X37CrMoV5-1, тип H11 по AISI) с регламентированной толщиной и шириной. Марка относится к классу теплостойких штамповых сталей, легированных хромом, вольфрамом, ванадием и кремнием. Лист поставляется в отожжённом состоянии с твёрдостью 217–255 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием и последующую закалку до 44–50 HRC. В отличие от универсальной стали 5ХНМ, наличие вольфрама и ванадия повышает теплостойкость и сопротивление разупрочнению при рабочих температурах до 600–650 C.
Химический состав и структура
Химический состав регламентируется ГОСТ 5950 и ГОСТ 5950-2000 для инструментальной легированной стали. Массовые доли основных элементов:
- углерод C — 0,32–0,42 %;
- хром Cr — 4,50–5,50 %;
- вольфрам W — 1,60–2,20 %;
- ванадий V — 0,30–0,60 %;
- кремний Si — 0,80–1,20 %;
- марганец Mn — 0,15–0,40 %, никель Ni — не более 0,35 %.
Структура в отожжённом состоянии — зернистый перлит с карбидами хрома и ванадия. После закалки от 1020–1050 C в масле или на воздухе формируется мартенсит с остаточным аустенитом; трёхкратный отпуск при 560–600 C обеспечивает вторичную твёрдость за счёт выделения карбидов VC и Cr23C6.
Сортамент и геометрические параметры
Инструментальный лист 4Х5В2ФС выпускается горячекатаным или кованым с последующей механической обработкой. Толщина — от 4 до 60 мм, ширина — до 600 мм, длина — до 2000 мм. Кромки — обрезные или необрезные. Плоскостность и предельные отклонения по толщине соответствуют требованиям ГОСТ 19903 для повышенной точности прокатки. Возможна поставка шлифованного листа с шероховатостью Ra 1,6 мкм.
| Параметр | Значение | Условие | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость поставки | 217–255 HB | отожжённое состояние | по Бринеллю | ГОСТ 5950 |
| Твёрдость после закалки | 44–50 HRC | закалка 1030 C, отпуск 580 C | по Роквеллу | ГОСТ 9013 |
| Теплостойкость | до 650 C | длительная работа | испытание на разупрочнение | ГОСТ 5950 |
| Ударная вязкость | 25 Дж/см | после термообработки | по Шарпи | ГОСТ 9454 |
| Толщина листа | 4–60 мм | горячий прокат | штангенциркуль | ГОСТ 19903 |
Термообработка и технологические режимы
Закалка листа 4Х5В2ФС проводится в защитной атмосфере или вакууме для предотвращения обезуглероживания. Нагрев под закалку — ступенчатый: предварительный подогрев до 650 C и 850 C, аустенитизация при 1020–1050 C, охлаждение в масле, соляной ванне или потоке воздуха. Отпуск — не менее двух раз при 560–600 C с промежуточным охлаждением до 20–30 C. Для повышения ударной вязкости применяют изотермический отжиг при 740–760 C.
Области применения
Инструментальный лист 4Х5В2ФС применяется для изготовления деталей штамповой оснастки, работающих при циклических термомеханических нагрузках:
- вставки и матрицы горячештамповочных прессов усилием 1000–4000 тс;
- пуансоны и обоймы для прессования алюминиевых и медных сплавов;
- детали пресс-форм литья под давлением цинковых и алюминиевых сплавов;
- ножницы горячей резки сортового проката;
- инструмент для гибки и вырубки листа в кузнечно-прессовых цехах;
- оправки и дорны прошивных станов трубопрокатного производства.
Обрабатываемость и сварка
В отожжённом состоянии лист 4Х5В2ФС обрабатывается твёрдосплавным инструментом на скоростях резания 80–120 м/мин. Сварка возможна с предварительным подогревом до 300–400 C и последующей термообработкой; рекомендуется применять электроды типа ЭА-395/9 или присадочную проволоку Св-08ХМ. После сварки обязателен отпуск при 560–600 C для снятия напряжений.
Вопросы и ответы
Чем 4Х5В2ФС отличается от 5ХНМ?
4Х5В2ФС содержит вольфрам и ванадий, что обеспечивает теплостойкость до 650 C против 400–450 C у 5ХНМ. Это позволяет применять её в штампах горячей деформации с более высокими удельными нагрузками.
Какая твёрдость достигается после закалки листа 4Х5В2ФС?
После закалки от 1020–1050 C и отпуска при 560–600 C твёрдость составляет 44–50 HRC. Вторичная твёрдость обеспечивается выделением карбидов ванадия и хрома.
Можно ли сваривать лист 4Х5В2ФС без подогрева?
Нет. Сварка без предварительного подогрева до 300–400 C приводит к образованию холодных трещин в зоне термического влияния. После сварки необходим отпуск при 560–600 C.
Какой максимальный размер листа 4Х5В2ФС доступен?
Стандартный сортамент включает листы толщиной 4–60 мм, шириной до 600 мм и длиной до 2000 мм. Возможна поставка мерных и кратных длин по согласованию.
