Кованые стальные плиты 5ХВ2С: инструментальная штамповая сталь для холодной деформации
Кованые стальные плиты 5ХВ2С — полуфабрикат из инструментальной легированной стали, полученный методом свободной ковки слитков или проката с последующей термической обработкой. Марка 5ХВ2С относится к штамповым сталям повышенной прокаливаемости и предназначена преимущественно для изготовления инструмента холодной деформации: вырубных и гибочных штампов, ножей гильотинных ножниц, матриц, пуансонов, накатных роликов. Химический состав регламентируется ГОСТ 5950; массовая доля углерода — 0,46–0,54 %, хрома — 1,10–1,40 %, вольфрама — 2,00–2,50 %, кремния — 0,60–0,90 %. Введение вольфрама и кремния повышает теплостойкость и сопротивление смятию кромки при ударных нагрузках.
Технические характеристики кованых плит
Ковка обеспечивает заварку внутренних дефектов литого металла, измельчение дендритной структуры и устранение карбидной ликвации, что критично для штампового инструмента, работающего при знакопеременных нагрузках. Плиты поставляются в отожжённом состоянии с твёрдостью 217–255 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием и подготовку под закалку. После закалки в масле от 860–880 C и отпуска при 200–520 C достигается твёрдость 58–62 HRC в зависимости от температуры отпуска.
| Параметр | Значение | Условие контроля | Норматив | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Толщина плиты | 40–200 мм | после ковки | ТУ изготовителя | припуск под мехобработку |
| Твёрдость поставки | 217–255 HB | отожжённое состояние | ГОСТ 5950 | по Бринеллю |
| Твёрдость после закалки | 58–62 HRC | закалка + отпуск | ГОСТ 5950 | зависит от отпуска |
| Температура закалки | 860–880 C | нагрев под закалку | режим ТО | охлаждение в масле |
| Температура отпуска | 200–520 C | после закалки | режим ТО | выбор по твёрдости |
| Ударная вязкость | 25 Дж/см | KCU, отпуск 200 C | ГОСТ 5950 | образцы с надрезом |
Области применения
- Вырубные и пробивные штампы для листовой штамповки в автомобилестроении и производстве бытовой техники.
- Гибочные и формовочные матрицы холодной деформации на кривошипных прессах усилием 1000–4000 кН.
- Ножи гильотинных ножниц и дисковых ножей для резки листа толщиной до 12 мм.
- Накатные ролики и профилирующий инструмент резьбонакатных станков.
- Пуансоны и матрицы холодновысадочных автоматов для крепежа.
- Инструмент для холодной объёмной штамповки в метизном производстве.
Технологические особенности изготовления
Ковка плит выполняется при температуре 1150–850 C с последующим замедленным охлаждением в термостатах или печах для предотвращения флокенообразования и трещин. Обязательна изотермическая отжиговая обработка при 740–760 C с выдержкой, обеспечивающей снятие внутренних напряжений и получение зернистого перлита. Ультразвуковой контроль (УЗК) по ГОСТ 24507 проводится для выявления внутренних несплошностей; допустимые дефекты — не выше эквивалента 3 мм. Плиты проходят обрезку и зачистку поверхностных дефектов абразивным инструментом.
Механическая обработка и эксплуатация
Обрабатываемость резанием в отожжённом состоянии — удовлетворительная; рекомендуется твёрдосплавный инструмент с износостойким покрытием. При шлифовании после закалки необходимо исключить прижоги, приводящие к отпускной хрупкости кромки. В эксплуатации штампы из 5ХВ2С работают при контактных давлениях до 1200–1500 МПа и температуре рабочей зоны до 250–300 C. Для повышения стойкости применяют азотирование или PVD-покрытия (TiN, CrN), увеличивающие ресурс между переточками в 2–3 раза.
Вопросы и ответы
Чем отличается 5ХВ2С от 4Х5МФС?
5ХВ2С содержит вольфрам и кремний и предназначена для холодной деформации с твёрдостью 58–62 HRC, тогда как 4Х5МФС легирована молибденом и ванадием и применяется для горячей штамповки с рабочей температурой до 600 C.
Какая твёрдость достигается после термической обработки?
После закалки в масле от 860–880 C и отпуска при 200 C твёрдость составляет 60–62 HRC; повышение температуры отпуска до 520 C снижает её до 58 HRC при росте ударной вязкости.
Проводится ли УЗК кованых плит?
Да, ультразвуковой контроль по ГОСТ 24507 обязателен для плит толщиной свыше 60 мм; недопустимы дефекты эквивалентной площадью более 3 мм.
Для каких штампов не рекомендуется 5ХВ2С?
Сталь не предназначена для горячей деформации при температуре выше 350–400 C из-за потери твёрдости; для этих условий применяют стали 4Х5МФС или 5ХНМ.
