Стальной круг 3Х3М3Ф: теплостойкая штамповая сталь для горячей деформации
Стальной круг 3Х3М3Ф — сортовой прокат из теплостойкой штамповой стали мартенситного класса, легированной хромом, молибденом и ванадием. Марка 3Х3М3Ф (аналог 3Kh3M3F) применяется преимущественно для изготовления инструмента горячего деформирования: молотовых и прессовых штампов, матриц, пуансонов, вставок и держателей, работающих при температурах 550–600 C. Круг поставляется в горячекатаном или кованом состоянии, а также в термообработанном виде с нормированной твёрдостью.
Химический состав и легирующие элементы
Химический состав регламентируется ГОСТ 5950 и ГОСТ 5950-2000. Основу легирования формируют:
- Хром (Cr) — 2,4–3,0 %: повышает прокаливаемость и теплостойкость;
- Молибден (Mo) — 2,4–3,0 %: увеличивает сопротивление отпуску и разупрочнению при нагреве;
- Ванадий (V) — 0,6–0,9 %: образует карбиды, повышающие износостойкость;
- Кремний (Si) — 0,2–0,5 %: раскисляет сталь, влияет на прочность;
- Марганец (Mn) — 0,2–0,5 %: улучшает прокаливаемость;
- Углерод (C) — 0,3–0,4 %: обеспечивает твёрдость после закалки.
Сера и фосфор ограничены до 0,030 % каждый. Содержание остаточных примесей нормируется по ГОСТ 5950.
Механические свойства и термообработка
Круг 3Х3М3Ф подвергается закалке при 1020–1050 C (масло или воздух) и отпуску при 560–620 C. Типичные механические характеристики после термообработки:
| Показатель | Значение | Условие испытания | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1450–1650 | Закалка + отпуск 580 C | МПа | ГОСТ 5950 |
| Предел текучести т | 1250–1400 | Закалка + отпуск 580 C | МПа | ГОСТ 5950 |
| Относительное удлинение | 8–12 | Закалка + отпуск 580 C | % | ГОСТ 5950 |
| Ударная вязкость KCU | 25–40 | 20 C | Дж/см | ГОСТ 5950 |
| Твёрдость после закалки | 50–54 | HRC | — | ГОСТ 5950 |
| Теплостойкость (сохранение HRC 40) | 600–620 | Длительный нагрев | C | — |
Сортамент и размеры круга
Круг 3Х3М3Ф выпускается диаметром от 20 до 200 мм. По ГОСТ 2590 круглый прокат делится на категории точности: повышенная (Б) и нормальная (В). Длина прутков — 2–6 м, возможна поставка в мерных и немерных отрезках. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины. Для крупных сечений (свыше 120 мм) применяется ковка с последующей нормализацией.
Области применения
Инструмент из круга 3Х3М3Ф эксплуатируется в условиях циклического нагрева и охлаждения с высокими контактными нагрузками:
- Молотовые штампы для горячей объёмной штамповки на кривошипных прессах;
- Матрицы и пуансоны вырубных и прошивных штампов;
- Вставки пресс-форм для литья под давлением алюминиевых сплавов;
- Держатели и оправки прошивных станов в трубопрокатном производстве;
- Ножи горячей резки сортового проката на станах 450–850;
- Инструмент для прессования медных и латунных профилей.
Сталь 3Х3М3Ф показывает устойчивость к образованию разгарных трещин при температуре контакта до 600 C. В условиях интенсивного охлаждения водой рекомендуется подогрев инструмента до 200–300 C перед началом работы.
Обрабатываемость и свариваемость
В отожжённом состоянии твёрдость круга 3Х3М3Ф составляет 207–255 HB, что обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резанием. Свариваемость ограниченная — требуется подогрев до 300–400 C и последующая термообработка. Для наплавки кромок применяются электроды типа ЭН-60М. Шлифование проводится кругами из эльбора или карбида кремния.
Вопросы и ответы
Какой аналог стали 3Х3М3Ф зарубежного производства?
Ближайшие зарубежные аналоги — DIN 1.2365 (X32CrMoV3-3) и AISI H10. Они близки по содержанию хрома, молибдена и ванадия, но могут отличаться по регламенту примесей.
При какой температуре эксплуатируется инструмент из круга 3Х3М3Ф?
Рабочий диапазон — 550–600 C. При кратковременных пиках допускается нагрев до 620 C без необратимого снижения твёрдости ниже 40 HRC.
Какой диаметр круга доступен для поставки?
Стандартный сортамент охватывает диаметры от 20 до 200 мм. Крупные сечения свыше 120 мм поставляются коваными с нормализацией.
Требуется ли предварительный подогрев инструмента перед работой?
Да, для предотвращения термоудара инструмент подогревают до 200–300 C. Это снижает риск образования разгарных трещин при контакте с горячей заготовкой.
