Инструментальный лист 5ХНМ в Минске

Инструментальный лист 5ХНМ — горячекатаный прокат для штампового инструмента

Инструментальный лист 5ХНМ — это горячекатаный листовой прокат из легированной стали для штампов горячего деформирования. Материал относится к группе теплостойких штамповых сталей с хромоникельмолибденовым легированием, предназначен для изготовления рабочих элементов прессового инструмента, эксплуатируемых при нагреве до 500 C.

Листовой формат стали 5ХНМ востребован при производстве плоских деталей штамповой оснастки, где применение сортового проката требует последующей механической обработки с большим съёмом металла. Горячекатаный лист поставляется толщиной от 4 до 160 мм, что позволяет минимизировать припуски под фрезерование и сократить цикл изготовления инструмента.

Химический состав и структура

Сталь 5ХНМ легирована хромом (0,5–0,8 %), никелем (1,4–1,8 %) и молибденом (0,15–0,30 %) при содержании углерода 0,50–0,60 %. Совместное присутствие никеля и молибдена обеспечивает прокаливаемость на глубину до 100 мм в закалочной среде, что критично для крупногабаритных плит штампов. Хром повышает окалиностойкость и сопротивление разупрочнению при циклическом нагреве.

После полного цикла термической обработки — закалки от 850 C в масле и отпуска при 480–520 C — структура стали представляет собой троостит отпуска с твёрдостью 388–444 HB. Материал сохраняет ударную вязкость не менее 390 кДж/м при комнатной температуре, что предотвращает хрупкое разрушение инструмента под ударными нагрузками.

Механические свойства листового проката

Горячекатаный лист 5ХНМ поставляется в отожжённом состоянии с твёрдостью не более 241 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием на стандартном станочном парке. После окончательной термообработки готового инструмента достигаются следующие показатели:

• предел прочности при растяжении — 1250–1450 МПа;
• предел текучести — 1050–1200 МПа;
• относительное удлинение — не менее 9 %;
• ударная вязкость KCU — 390–490 кДж/м;
• твёрдость после закалки и отпуска — 388–444 HB.

Применение листа 5ХНМ в инструментальном производстве

Листовой прокат 5ХНМ используется для изготовления плоских и ступенчатых деталей штамповой оснастки, работающих в условиях интенсивного теплосъёма и знакопеременных нагрузок. Основные направления применения:

• молотовые и прессовые штампы горячей штамповки;
• вставки и вкладыши вырубных штампов для нагретого металла;
• матрицы и пуансоны горизонтально-ковочных машин;
• формы для литья под давлением алюминиевых и цинковых сплавов;
• нагревательные плиты и обоймы прессового инструмента.

Толстолистовой прокат толщиной 40–160 мм применяется для цельнометаллических плит штампов, где требуется сочетание высокой прочности и вязкости по всему сечению. Листы толщиной до 25 мм используются для фасонных прокладок, выталкивателей и других элементов оснастки с последующей электроэрозионной обработкой.

Термическая обработка и эксплуатационные характеристики

Технология упрочнения листового проката 5ХНМ включает предварительный отжиг при 760–780 C для снятия напряжений после механической обработки, закалку с нагревом до 840–860 C и охлаждением в масле, а также двукратный отпуск при 480–540 C. Твёрдость после отпуска регулируется температурой: повышение температуры отпуска на каждые 20 C снижает твёрдость на 15–25 HB.

Рабочая температура поверхности инструмента из стали 5ХНМ не должна превышать 500 C — при длительном нагреве выше этого порога начинается разупрочнение мартенситной основы и падение стойкости к разгарным трещинам. Для повышения ресурса работы рекомендуется азотирование при 520–560 C, формирующее диффузионный слой твёрдостью 550–700 HV.

Особенности раскроя и механической обработки

Листовой прокат 5ХНМ поставляется в карточках размерами до 2000 6000 мм. Раскрой выполняется на гильотинных ножницах для толщин до 20 мм, более толстый металл разделяется газовой или плазменной резкой с последующей зачисткой кромок. Перед чистовой механической обработкой рекомендуется проводить стабилизирующий отжиг для снятия напряжений, возникших при резке.

Фрезерование и сверление отожжённого листа выполняются твёрдосплавным инструментом при скорости резания 80–120 м/мин. При обработке закалённого проката твёрдостью 388–444 HB применяются только твердосплавные фрезы с минералокерамическими пластинами и обильным охлаждением эмульсией.

Вопросы и ответы