Поковки из инструментальной стали 9ХФ: кованые заготовки для холодной деформации и режущего инструмента
Поковки из инструментальной стали 9ХФ — горячедеформированные заготовки, получаемые ковкой слитков или проката марки 9ХФ по ГОСТ 5950. Сталь 9ХФ — легированная инструментальная сталь перлитного класса, содержащая около 0,9 % углерода и легированная хромом (0,4–0,7 %) и ванадием (0,15–0,3 %). Ванадий обеспечивает измельчение зерна и повышает теплостойкость, хром увеличивает прокаливаемость. Поковки применяют для изготовления инструмента, работающего при умеренном нагреве и высоких контактных нагрузках.
Технические характеристики поковок из стали 9ХФ
Кованые заготовки из 9ХФ поставляются в виде цилиндрических поковок, брусков, плит и фасонных заготовок. Ковка выполняется при температуре 1180–850 C с последующим отжигом. Твёрдость после отжига — 187–217 HB. После закалки (840–860 C, масло) и отпуска (150–200 C) достигается твёрдость 62–64 HRC. Прокаливаемость — до 40–50 мм в диаметре. Поковки проходят ультразвуковой контроль по ГОСТ 24507 и контроль макроструктуры.
| Параметр | Значение | Условие | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля углерода | 0,85–0,95 % | плавка | спектральный анализ | ГОСТ 5950 |
| Твёрдость после отжига | 187–217 HB | поставка | по Бринеллю | ГОСТ 9012 |
| Твёрдость после закалки и отпуска | 62–64 HRC | 840–860 C, масло; отпуск 150–200 C | по Роквеллу | ГОСТ 9013 |
| Прокаливаемость | до 40–50 мм | торцевая закалка | метод торцевой закалки | ГОСТ 5657 |
| Ударная вязкость | 20 Дж/см | после отпуска 200 C | по Шарпи | ГОСТ 9454 |
| Температура ковки | 1180–850 C | начало–конец ковки | термопара | техпроцесс |
Технологические особенности кованых заготовок
Ковка слитков 9ХФ обеспечивает заварку внутренних дефектов литой структуры, дробление карбидной сетки и устранение дендритной ликвации. Степень уковки для ответственных поковок — не менее 4–5. Ванадий в составе стали 9ХФ тормозит рост аустенитного зерна при нагреве под закалку, что позволяет получать мелкозернистую структуру мартенсита с равномерно распределёнными карбидами. Это критично для инструмента, работающего с ударными нагрузками.
Поковки из 9ХФ подвергаются изотермическому отжигу при 740–760 C для получения структуры зернистого перлита, обеспечивающей обрабатываемость резанием и подготовку к закалке. Обезуглероженный слой удаляется механической обработкой; допустимая глубина обезуглероживания для поковок — не более 0,5 мм на сторону.
Области применения
- Режущий инструмент: метчики, развёртки, фрезы, пилы по дереву и металлу, работающие при нагреве до 200–250 C.
- Инструмент холодной деформации: пуансоны, матрицы вырубных штампов, ножи гильотинных ножниц для листовой стали.
- Деревообрабатывающий инструмент: фрезы, ножевые валы, строгальные ножи.
- Измерительный и вспомогательный инструмент: калибры, центры, оправки.
- Заготовки для штампового инструмента в кузнечно-прессовом производстве.
- Детали, работающие на износ: плунжеры, втулки, направляющие.
Термическая обработка поковок
Закалка поковок из 9ХФ проводится в масле с температуры 840–860 C. Отпуск при 150–200 C обеспечивает максимальную твёрдость 62–64 HRC при сохранении достаточной вязкости. Для инструмента, работающего с нагревом, применяется отпуск при 250–300 C, снижающий твёрдость до 56–58 HRC, но повышающий теплостойкость. Нагрев под закалку рекомендуется в соляных ваннах или защитной атмосфере для предотвращения обезуглероживания.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается у поковок из стали 9ХФ после термической обработки?
После закалки в масле с 840–860 C и отпуска при 150–200 C твёрдость составляет 62–64 HRC. При отпуске 250–300 C твёрдость снижается до 56–58 HRC.
Чем отличается сталь 9ХФ от 9ХС?
Сталь 9ХФ содержит ванадий вместо кремния. Ванадий измельчает зерно и повышает теплостойкость, тогда как кремний в 9ХС увеличивает прокаливаемость. 9ХФ предпочтительна для инструмента с ударными нагрузками.
Какой минимальный коэффициент уковки нормируется для поковок из 9ХФ?
Для ответственных поковок коэффициент уковки составляет не менее 4–5, что обеспечивает заварку дефектов литой структуры и дробление карбидной сетки.
Применяется ли сталь 9ХФ для холодновысадочного инструмента?
Да, поковки из 9ХФ используются для пуансонов и матриц холодной высадки благодаря сочетанию твёрдости 62–64 HRC и ударной вязкости не менее 20 Дж/см.
