Поковки из инструментальной стали 4Х2В5МФ: штамповый инструмент горячего деформирования
Поковки из инструментальной стали 4Х2В5МФ — кованые заготовки из вольфрамомолибденовой штамповой стали повышенной теплостойкости, предназначенные для изготовления инструмента горячего деформирования: молотовых и прессовых штампов, обрезных ножей, прошивных игл, матриц и пуансонов. Сталь 4Х2В5МФ относится к группе теплостойких штамповых сталей с рабочей температурой поверхности инструмента до 620–650 C и сохраняет твёрдость 42–48 HRC после высокого отпуска при 580–620 C.
Химический состав стали 4Х2В5МФ: углерод 0,35–0,45 %, хром 2,0–3,0 %, вольфрам 4,5–5,5 %, молибден 0,6–1,0 %, ванадий 0,6–1,0 %, кремний и марганец в пределах 0,15–0,40 % каждого. Вольфрам и молибден обеспечивают устойчивость мартенсита к отпуску и сопротивление разупрочнению при циклическом нагреве, ванадий образует карбиды VC, повышающие износостойкость при абразивном контакте с окалиной.
Технические параметры поковок
| Параметр | Значение | Условие контроля | Метод | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Масса поковки | 50–3500 кг | после обрубки облоя | взвешивание | ГОСТ 8479 |
| Степень уковки | не менее 4 | от исходной заготовки | расчёт по сечениям | ГОСТ 8479 |
| Твёрдость после отжига | 217–255 HB | поверхность поковки | Бринелль | ГОСТ 9012 |
| Твёрдость после закалки и отпуска | 42–48 HRC | отпуск 580–620 C | Роквелл | ГОСТ 9013 |
| Ударная вязкость KCU | не менее 25 Дж/см | 20 C, образец с надрезом | Шарпи | ГОСТ 9454 |
| Температура ковки | 1150–850 C | начало–конец деформации | термопара | технологическая карта |
Технология изготовления
Ковка выполняется на гидравлических прессах усилием 2000–6000 тс или на молотах с энергией удара 5–25 кДж. Нагрев заготовок — в камерных или методических печах с защитной атмосферой; допускается нагрев в соляных ваннах для мелких поковок. После ковки проводится замедленное охлаждение в термостатах или в ящиках с песком для предотвращения флокенов и трещин.
Предварительная термическая обработка — изотермический отжиг при 840–860 C с выдержкой и последующим охлаждением до 680–700 C, что обеспечивает твёрдость 217–255 HB и подготовку структуры к механической обработке. Окончательная термическая обработка инструмента: закалка с 1050–1080 C в масле или ступенчато в расплаве солей, отпуск двукратный при 580–620 C.
Области применения
- Молотовые штампы для горячей объёмной штамповки шатунов, полуосей, фланцев на прессах 10–100 МН.
- Прессовые вставки и матрицы для выдавливания и прошивки заготовок из углеродистых и легированных сталей.
- Обрезные ножи и пуансоны для горячей обрезки облоя в линиях штамповки.
- Прошивные иглы и оправки для прошивных станов трубопрокатных агрегатов.
- Инструмент для штамповки крепёжных изделий на холодновысадочных автоматах с подогревом.
- Валки для поперечно-винтовой прокатки и прошивки в трубном производстве.
Контроль качества
Поковки подвергаются ультразвуковому контролю по ГОСТ 24507 для выявления внутренних дефектов: расслоений, флокенов, крупных неметаллических включений. Проводится макро- и микроструктурный анализ на наличие ликвационных зон и карбидной неоднородности. Твёрдость контролируется на торцах и боковых поверхностях не менее чем в трёх точках. Для ответственных штампов проводится испытание на осадку до 50 % высоты без образования трещин.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура инструмента из стали 4Х2В5МФ?
Инструмент сохраняет работоспособность при температуре контактной поверхности до 620–650 C. При превышении этого порога наблюдается интенсивное разупрочнение и потеря твёрдости ниже 40 HRC.
Чем отличается 4Х2В5МФ от 5ХНМ?
Сталь 4Х2В5МФ содержит вольфрам и молибден, что обеспечивает теплостойкость до 650 C против 350–400 C у 5ХНМ. Это позволяет применять её для высокопроизводительных штампов горячей деформации с интенсивным тепловым воздействием.
Какой режим термической обработки обеспечивает максимальную стойкость штампов?
Закалка с 1050–1080 C в масле, двукратный отпуск при 580–620 C с промежуточным охлаждением до 20 C. Такая обработка даёт твёрдость 42–48 HRC и ударную вязкость не менее 25 Дж/см.
Проводится ли ультразвуковой контроль поковок?
Да, УЗК выполняется по ГОСТ 24507 для поковок ответственного назначения. Контролируются внутренние дефекты: флокены, расслоения, трещины, зоны карбидной ликвации.
