Металлические отливки 85Х4М5Ф2В6Л: инструментальная штамповая сталь для горячего деформирования
Металлические отливки 85Х4М5Ф2В6Л — литые заготовки из легированной инструментальной стали мартенситного класса, предназначенной для изготовления инструмента горячего деформирования. Марка 85Х4М5Ф2В6Л содержит 0,85 % углерода, 4 % хрома, 5 % молибдена, 2 % ванадия и 6 % вольфрама; индекс «Л» указывает на литейное происхождение металла. Такое сочетание карбидообразующих элементов обеспечивает высокую теплостойкость (красностойкость) — способность сохранять твёрдость при нагреве до 600–650 C в зоне контакта с горячим металлом.
Отливки получают литьём по выплавляемым моделям или в керамические формы с последующей термической обработкой. Литая структура характеризуется карбидной неоднородностью, которую снижают гомогенизирующим отжигом при 1050–1100 C и последующей нормализацией. Заготовки поставляют в отожжённом состоянии с твёрдостью 220–270 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием при изготовлении окончательного профиля инструмента.
Химический состав и механические свойства
Легирование вольфрамом и молибденом формирует сложные карбиды типа M6C и M2C, устойчивые к коагуляции при рабочих температурах. Ванадий повышает износостойкость за счёт карбидов VC, а хром обеспечивает прокаливаемость и вторичное твердение при отпуске.
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | Условия |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость после закалки | 62–64 HRC | Температура закалки | 1180–1220 C | масло, ступенчато |
| Твёрдость после отпуска | 58–61 HRC | Температура отпуска | 540–580 C | 2–3-кратный |
| Предел прочности в | 1900–2100 МПа | Ударная вязкость KCU | 18–25 Дж/см | после отпуска |
| Теплостойкость | 600–650 C | Твёрдость при 600 C | 48–52 HRC | горячая осадка |
| Плотность | 8,1–8,3 г/см | Температура эксплуатации | до 680 C | кратковременно |
Области применения литых заготовок
Отливки 85Х4М5Ф2В6Л применяют там, где требуется сочетание теплостойкости и износостойкости при ударных нагрузках. Литейная технология позволяет получать фасонные заготовки с минимальным припуском, что сокращает механическую обработку.
- Штампы горячей объёмной штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) усилием 16–63 МН.
- Молотовые штампы для деформирования жаропрочных сплавов на паровоздушных молотах.
- Матрицы и пуансоны прессов для выдавливания медных и алюминиевых профилей.
- Ножи горячей резки сортового проката на станах 500–850.
- Инструмент прошивных и раскатных станов трубопрокатных агрегатов.
- Вставки пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов.
Термическая обработка и эксплуатационные ограничения
Режим термической обработки литых заготовок включает предварительный отжиг для устранения ликвации, закалку с температуры 1180–1220 C в масле и многократный отпуск при 540–580 C. Двух- или трёхкратный отпуск необходим для превращения остаточного аустенита и стабилизации размеров инструмента. После отпуска проводят низкотемпературную обработку при –70…–80 C для снижения содержания остаточного аустенита до 3–5 %.
Эксплуатационные ограничения связаны с литой структурой: наличие карбидной сетки и пористости снижает сопротивление хрупкому разрушению по сравнению с деформированным металлом. Для ответственных штампов применяют отливки с последующей ковкой или используют их в качестве заготовок для электрошлакового переплава. При работе в условиях интенсивного охлаждения водой возможно образование термических трещин, поэтому рекомендуется подогрев инструмента до 200–300 C перед началом работы.
Контроль качества и стандарты
Качество отливок регламентируется техническими условиями предприятия-изготовителя и отраслевыми стандартами. Контролируют химический состав методом спектрального анализа, макроструктуру на наличие усадочных раковин и пористости, твёрдость после термической обработки. Для ответственных отливок проводят ультразвуковую дефектоскопию и испытания на ударную вязкость образцов из приливов.
Вопросы и ответы
Чем литые заготовки 85Х4М5Ф2В6Л отличаются от деформированных?
Литая структура имеет карбидную неоднородность и остаточную пористость, что снижает ударную вязкость на 20–30 % по сравнению с кованым металлом. Однако литьё позволяет получать фасонные заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками.
Какая максимальная рабочая температура инструмента из 85Х4М5Ф2В6Л?
Длительная эксплуатация возможна при температуре контактной поверхности до 650 C, кратковременно — до 680 C. При превышении этих значений происходит интенсивный отпуск и падение твёрдости ниже 45 HRC.
Почему применяется многократный отпуск?
Двух- или трёхкратный отпуск при 540–580 C обеспечивает превращение остаточного аустенита в мартенсит отпуска и вторичное твердение за счёт выделения карбидов вольфрама и молибдена. Это стабилизирует размеры штампа и повышает теплостойкость.
Какова твёрдость отливок в состоянии поставки?
Отливки поставляют после отжига с твёрдостью 220–270 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием. Окончательная твёрдость 58–61 HRC достигается после закалки и отпуска у потребителя.
