Стальной круг 40Х5МФ: характеристики, сортамент и применение
Стальной круг 40Х5МФ — горячекатаный или кованый сортовой прокат из теплостойкой мартенситной стали, легированной хромом, молибденом и ванадием. Марка 40Х5МФ относится к дисперсионно-твердеющим штамповым сталям и применяется преимущественно для изготовления инструмента горячего деформирования. Круг поставляется в термообработанном состоянии с нормированной твёрдостью и структурой, обеспечивающей обрабатываемость резанием и стабильность свойств при эксплуатации.
Химический состав и структура
Средний химический состав стали 40Х5МФ: углерод — 0,35–0,45 %, хром — 4,5–5,5 %, молибден — 0,6–0,9 %, ванадий — 0,3–0,5 %, кремний — 0,17–0,37 %, марганец — 0,2–0,5 %. Хром обеспечивает прокаливаемость и жаростойкость, молибден повышает теплостойкость и сопротивление отпуску, ванадий формирует карбиды, препятствующие росту зерна при нагреве. Структура после отжига — зернистый перлит с карбидной неоднородностью не выше 2–3 балла по шкале.
Сортамент и геометрические параметры
- Диаметр горячекатаного круга — 20–180 мм, кованого — 120–350 мм.
- Длина прутков — 2–6 м, мерная или немерная, допускается кратность.
- Кривизна — не более 0,5 % длины для горячекатаного проката.
- Овальность — в пределах поля допуска h11–h14 по ГОСТ 2590.
- Твёрдость поставки после отжига — 217–255 HB.
Механические свойства после термической обработки
После закалки с 1020–1050 C в масле и отпуска при 560–620 C сталь 40Х5МФ обеспечивает сочетание прочности и ударной вязкости, необходимое для штампового инструмента. Предел текучести — не менее 1400 МПа, твёрдость — 42–48 HRC. Ударная вязкость KCU — 25–35 Дж/см. Теплостойкость — сохранение твёрдости не ниже 40 HRC при нагреве до 600 C в течение 4 ч.
| Параметр | Закалка + отпуск 560 C | Закалка + отпуск 600 C | Закалка + отпуск 620 C | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость, HRC | 48–50 | 44–46 | 42–44 | ГОСТ 9013 |
| Предел текучести, МПа | 1550 | 1450 | 1400 | ГОСТ 1497 |
| KCU, Дж/см | 25 | 30 | 35 | ГОСТ 9454 |
| Теплостойкость, C | 580 | 600 | 620 | ГОСТ 5950 |
Технологические особенности обработки
Круг 40Х5МФ обрабатывается резанием в отожжённом состоянии. При изготовлении штампов применяют фрезерование, сверление, электроэрозионную обработку. Закалка проводится в защитной атмосфере или с обмазкой для предотвращения обезуглероживания. Отпуск — двух- или трёхкратный с промежуточным охлаждением, что снижает остаточные напряжения. Свариваемость ограниченная, требуется подогрев до 300–400 C и последующая термообработка.
Области применения
- Молотовые и прессовые штампы для горячей объёмной штамповки.
- Матрицы и пуансоны горизонтально-ковочных машин.
- Инструмент для прессования алюминиевых и медных сплавов.
- Ножи горячей резки проката на станах сортового производства.
- Детали штамповой оснастки, работающие при циклическом нагружении.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость круга 40Х5МФ в состоянии поставки?
После отжига твёрдость составляет 217–255 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием на станках с ЧПУ.
При какой температуре эксплуатируется инструмент из стали 40Х5МФ?
Рабочая температура поверхности инструмента — до 600–620 C при сохранении твёрдости не ниже 40 HRC.
Чем отличается 40Х5МФ от 4Х5МФС?
Сталь 40Х5МФ содержит больше углерода и не легирована кремнием, что повышает прочность, но несколько снижает теплостойкость по сравнению с 4Х5МФС.
Возможна ли поставка круга 40Х5МФ в термообработанном состоянии?
Да, по согласованию поставляется прокат после закалки и отпуска с нормированной твёрдостью 42–48 HRC.
