Поковки из стали 3Х3М3Ф: характеристики и применение
Поковки из теплоустойчивой стали марки 3Х3М3Ф (аналог 3Cr3Mo3V по классификации AISI, близкий к 3Х3М3ФБР) получают методом горячей объёмной штамповки или свободной ковки с последующей термической обработкой. Сталь относится к классу низкоуглеродистых среднелегированных инструментальных материалов с повышенной теплостойкостью. Химический состав регламентируется ГОСТ 5950 и ТУ производителей: углерод — 0,30–0,40 %, хром — 2,60–3,40 %, молибден — 2,40–3,00 %, ванадий — 0,40–0,80 %. Такое легирование обеспечивает устойчивость мартенсита к отпуску при рабочих температурах до 650–680 C.
Технологические параметры кованых заготовок
Ковка выполняется в интервале 1150–850 C с замедленным охлаждением после деформации для предотвращения флокенообразования. Степень укова — не менее 4–6. Твёрдость в состоянии поставки (после отжига) — 217–255 HB. Поковки проходят ультразвуковой контроль по ГОСТ Р 55725 и зачистку поверхностных дефектов. Относительное сужение — не менее 35 %, ударная вязкость KCU — 30–45 Дж/см после закалки и высокого отпуска.
| Параметр | Значение | Условие | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость | 217–255 HB | отжиг | Бринелль | ГОСТ 9012 |
| Предел текучести | 1200 МПа | закалка + отпуск 600 C | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Ударная вязкость KCU | 30–45 Дж/см | HRC 44–48 | Шарпи | ГОСТ 9454 |
| Теплостойкость | 650–680 C | длительная работа | испытание на разупрочнение | ТУ |
| Степень укова | 4 | свободная ковка | расчёт | ГОСТ 7827 |
Термообработка и структура
Закалка проводится с 1020–1060 C в масле или горячей среде, отпуск — двух- или трёхкратный при 560–620 C. Структура после обработки — отпущенный мартенсит с дисперсными карбидами VC и MoC, обеспечивающими вторичную твёрдость. Рабочая твёрдость — 44–50 HRC в зависимости от назначения. Для крупных поковок сечением свыше 200 мм применяется ступенчатая закалка с изотермической выдержкой.
Области применения
- Инструмент горячей деформации: молотовые и прессовые штампы, вставки для горизонтально-ковочных машин.
- Пресс-формы литья под давлением алюминиевых и медных сплавов на машинах усилием 400–2500 тс.
- Гильзы и пуансоны прошивных станов трубопрокатных агрегатов.
- Ножи горячей резки сортового проката на станах 450–850.
- Детали арматуры высокотемпературных паропроводов и энергетических котлов.
- Штампы для изотермической штамповки жаропрочных сплавов.
Эксплуатационные ограничения
Сталь 3Х3М3Ф склонна к образованию разгарных трещин при циклическом контакте с расплавом алюминия свыше 700 C. Рекомендуется азотирование или наплавка рабочих поверхностей для повышения стойкости. При эксплуатации в условиях ударных нагрузок выше 50 Дж требуется пересмотр режима отпуска в сторону снижения твёрдости до 42–44 HRC.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость поковок 3Х3М3Ф в состоянии поставки?
После отжига — 217–255 HB. Перед эксплуатацией проводится закалка и отпуск до 44–50 HRC.
До какой температуры сохраняется теплостойкость стали 3Х3М3Ф?
Длительная работоспособность сохраняется до 650–680 C без недопустимого разупрочнения.
Чем отличается 3Х3М3Ф от 4Х5МФС?
3Х3М3Ф содержит больше молибдена и ванадия, что повышает теплостойкость, но снижает ударную вязкость при равной твёрдости.
Применяется ли 3Х3М3Ф для холодной штамповки?
Ограниченно — из-за недостаточной износостойкости. Для холодной деформации предпочтительны стали Х12МФ или 6Х6В3МФС.
