Стальной круг 4ХВ2С — инструментальная штамповая сталь для горячего деформирования
Стальной круг 4ХВ2С — сортовой прокат круглого сечения из легированной инструментальной стали повышенной теплостойкости. Материал относится к группе штамповых сталей для горячего деформирования и эксплуатируется в условиях циклических теплосмен и высоких удельных нагрузок. Круг 4ХВ2С поставляется в горячекатаном или кованом состоянии, преимущественно в размерном диапазоне 10–200 мм, с последующей нормализацией или отжигом для обеспечения обрабатываемости резанием.
Химический состав и структурные особенности
Сталь 4ХВ2С легирована хромом (1,8–2,3 %), вольфрамом (1,8–2,2 %) и кремнием (0,9–1,2 %). Такое сочетание обеспечивает мартенситное упрочнение с карбидным упрочнением фазами типа M6C и M23C6. Вольфрам формирует стабильные карбиды, препятствующие росту зерна при нагреве под закалку, а кремний повышает температуру отпускной стойкости и сопротивление разупрочнению при 500–550 C. Содержание углерода 0,35–0,44 % сохраняет ударную вязкость на уровне, достаточном для восприятия термоциклических нагрузок.
Механические свойства после термической обработки
Оптимальный комплекс свойств достигается после закалки от 860–900 C в масле и последующего отпуска при 520–580 C. Твёрдость после отпуска составляет 40–46 HRC, предел прочности при растяжении — 1400–1600 МПа, ударная вязкость KCU — 30–40 Дж/см. Теплостойкость стали 4ХВ2С позволяет сохранять твёрдость не ниже 35 HRC при кратковременном нагреве рабочей кромки до 600–650 C, что критично для инструмента, контактирующего с нагретым металлом.
| Параметр | Значение после закалки и отпуска | Метод контроля | Типичное применение | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость | 40–46 HRC | ГОСТ 9013 | Молотовые штампы | Отпуск 520–560 C |
| Предел прочности | 1400–1600 МПа | ГОСТ 1497 | Прессовый инструмент | Образцы вдоль волокна |
| Ударная вязкость | 30–40 Дж/см | ГОСТ 9454 | Вставки штампов | Образец KCU |
| Теплостойкость | 35 HRC при 600 C | Измерение после выдержки | Горячая вырубка | Кратковременный нагрев |
Технологические режимы обработки
Круг 4ХВ2С допускает обработку давлением в интервале 900–1100 C с окончанием ковки не ниже 850 C. Для снятия напряжений после механической обработки рекомендуется высокий отпуск при 650–680 C. Шлифование и электроэрозионная обработка выполняются после окончательной термообработки; припуск на чистовую операцию не должен превышать 0,3 мм на сторону. Свариваемость ограничена — соединения выполняются только с предварительным подогревом до 300–400 C и последующим отпуском.
Промышленное применение
Из круга 4ХВ2С изготавливают рабочие элементы оснастки для горячего деформирования, эксплуатируемые при контактных температурах до 600 C. Материал применяется в кузнечно-прессовом производстве, на молотах и горизонтально-ковочных машинах, а также в линиях горячей штамповки цветных сплавов.
- Вставки и пуансоны молотовых штампов для объёмной штамповки
- Матрицы и выталкиватели прессового инструмента
- Ножи для горячей резки и вырубки листового проката
- Дорны и оправки для прошивки заготовок
- Инструмент для штамповки алюминиевых и медных сплавов
Особенности поставки и контроля качества
Круг 4ХВ2С поставляется в соответствии с ГОСТ 5950-2020. Допуски на диаметр — h11 для калиброванного проката и h12 для горячекатаного. Кривизна на метр длины не превышает 2 мм для диаметров до 80 мм. Контроль макроструктуры проводится на протравленных темплетах — допускается отсутствие усадочной рыхлости, флокенов и пузырей. Твёрдость в состоянии поставки после отжига — не более 229 HB, что обеспечивает стабильную обрабатываемость на токарных и фрезерных станках.
Вопросы и ответы
Какая температура закалки оптимальна для круга 4ХВ2С?
Нагрев под закалку выполняется до 860–900 C с выдержкой 20–30 минут после прогрева. Охлаждение — в масле. Для крупных сечений свыше 100 мм рекомендуется ступенчатое охлаждение с подстуживанием на воздухе до 700–750 C.
Какой отпуск назначают для инструмента из 4ХВ2С?
Рабочий отпуск проводится при 520–580 C двукратно с промежуточным охлаждением до комнатной температуры. Такой режим обеспечивает твёрдость 40–46 HRC и снимает остаточные аустенитные превращения.
Допустима ли сварка круга 4ХВ2С с другими сталями?
Сварка ограничена из-за склонности к закалке в околошовной зоне. Допускается только с предварительным подогревом до 300–400 C, применением аустенитных электродов и немедленным отпуском при 650 C.
Какая твёрдость гарантируется в состоянии поставки?
После отжига твёрдость круга 4ХВ2С не превышает 229 HB. Это состояние обеспечивает обрабатываемость резанием без предварительной термообработки и стабильное снятие стружки.
