Штамповая полоса 3Х3М3Ф — инструментальная сталь для холодного деформирования
Штамповая полоса 3Х3М3Ф — это горячекатаный или кованый сортовой прокат прямоугольного сечения из инструментальной легированной стали повышенной прокаливаемости. Материал относится к группе штамповых сталей для холодной деформации и применяется для изготовления рабочих элементов оснастки, испытывающих ударные и знакопеременные нагрузки. Полоса поставляется в состоянии после отжига на зернистый перлит, что обеспечивает обрабатываемость резанием в пределах HB 217–255.
Химический состав стали 3Х3М3Ф регламентирован ГОСТ 5950 и характеризуется одновременным легированием хромом (2,5–3,5 %), молибденом (2,5–3,0 %) и ванадием (0,6–1,0 %) при умеренном содержании углерода (0,27–0,34 %). Такое сочетание формирует карбидную неоднородность не выше 3 баллов по шкале ГОСТ 5950 и обеспечивает высокую износостойкость без потери вязкости. Молибден повышает сопротивление разупрочнению при нагреве до 500–550 C, а ванадий образует стабильные карбиды VC, препятствующие росту зерна при закалке.
Технологические параметры термообработки
Оптимальный комплекс механических свойств достигается после закалки от 1020–1040 C в масле или ступенчатой закалки с подстуживанием до 300–400 C. Отпуск проводят двукратно при 520–560 C с промежуточным охлаждением до комнатной температуры. Твердость после полного цикла составляет 50–54 HRC, что соответствует требованиям к пуансонам, матрицам и вырубным штампам средней тяжести. Для повышения поверхностной твердости до 58–60 HRC применяют азотирование при 520–540 C в среде диссоциированного аммиака.
Полоса 3Х3М3Ф отличается минимальной деформацией при закалке — изменение геометрических размеров не превышает 0,15–0,20 % при корректно выбранном режиме нагрева. Это позволяет изготавливать из неё формообразующие детали с допусками 6–7 квалитета без последующего шлифования сложных профилей.
Применение в промышленной оснастке
Из полосы 3Х3М3Ф изготавливают рабочие детали штампов холодной листовой штамповки, работающие при удельных давлениях до 2000 МПа. Материал востребован в производстве крепежа, подшипниковой оснастки, элементов вырубных и гибочных штампов на предприятиях автомобильной и авиационной промышленности. Также полоса применяется для ножей холодной резки проката, роликов профилегибочных станов и дорнов трубоволочильного инструмента.
- Пуансоны и матрицы вырубных штампов для листовой стали толщиной до 4 мм
- Формообразующие вставки пресс-форм для литья под давлением цинковых сплавов
- Рабочие элементы холодновысадочного инструмента для производства метизов
- Ножи гильотинных ножниц и дисковые ножи для продольной резки рулонной стали
- Дорны, оправки и фильеры для холодного волочения труб и прутков
Сортамент и механические свойства
Полоса 3Х3М3Ф поставляется толщиной 4–80 мм и шириной 20–300 мм. Допуски на размеры соответствуют ГОСТ 103 для горячекатаного проката обычной или повышенной точности. Кривизна полосы не превышает 4 мм на 1 м длины. По требованию заказчика выполняется обрезка кромок, снятие фасок и порезка в размер с допуском 5 мм.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия испытания | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Твердость в отожжённом состоянии | 217–255 HB | ГОСТ 9012 | После отжига | ГОСТ 5950 |
| Твердость после закалки и отпуска | 50–54 HRC | ГОСТ 9013 | Закалка 1030 C, отпуск 540 C | ГОСТ 5950 |
| Предел прочности при растяжении | 1400–1600 МПа | ГОСТ 1497 | После термообработки | Справочные данные |
| Ударная вязкость KCU | 30 Дж/см | ГОСТ 9454 | Образец с надрезом, +20 C | Справочные данные |
| Теплостойкость | 500–550 C | Измерение твёрдости | Нагрев 4 ч, охлаждение | Справочные данные |
Особенности обработки и контроля качества
Полоса 3Х3М3Ф поставляется с контролем макроструктуры на отсутствие усадочных раковин, флокенов и расслоений. Допустимая глубина обезуглероженного слоя не превышает 0,5 % от толщины на сторону. Для ответственных применений выполняется ультразвуковой контроль сплошности по ГОСТ 22727 на чувствительность класса 1–2. Поверхность полосы не должна иметь трещин, плен и закатов; допустимы отдельные следы зачистки глубиной не более 0,3 мм.
При механической обработке рекомендуется применять твердосплавный инструмент с покрытием TiAlN. Оптимальные режимы точения — скорость 60–90 м/мин, подача 0,1–0,2 мм/об при глубине резания до 3 мм. Шлифование выполняется кругами на керамической связке с обильным охлаждением для исключения прижогов. Электроэрозионная обработка допустима в закалённом состоянии с последующим удалением рекастированного слоя не менее 0,05 мм.
Вопросы и ответы
Чем отличается полоса 3Х3М3Ф от стали 4Х5МФС?
3Х3М3Ф содержит меньше углерода и хрома, но больше молибдена и ванадия. Это обеспечивает более высокую вязкость при сопоставимой износостойкости, но меньшую теплостойкость. Материал ориентирован на холодную деформацию, тогда как 4Х5МФС применяется для горячих штампов.
Какая максимальная рабочая температура для полосы 3Х3М3Ф?
Длительная рабочая температура ограничена 500–550 C. При нагреве выше 560 C начинается коагуляция карбидов и снижение твёрдости ниже 48 HRC, что недопустимо для формообразующих деталей.
Возможна ли сварка полосы 3Х3М3Ф?
Сварка не рекомендуется из-за склонности к образованию закалочных трещин в зоне термического влияния. При необходимости соединения применяют механические соединения или пайку твёрдыми припоями с предварительным подогревом до 300–400 C.
Какой допуск плоскостности у полосы 3Х3М3Ф?
Отклонение от плоскостности не превышает 4 мм на 1 м длины для полос толщиной до 30 мм и 6 мм на 1 м для более толстых полос. При необходимости выполняется правка на роликоправильных машинах.
