Стальные поковки 5Х3В3МФС: штамповые заготовки из теплостойкой инструментальной стали
Стальные поковки 5Х3В3МФС — кованые заготовки из теплостойкой инструментальной стали мартенситного класса, легированной хромом, вольфрамом, молибденом, ванадием и кремнием. Марка применяется для изготовления инструмента горячего деформирования, работающего при температурах контактных поверхностей до 620–650 C. Поковки получают свободной ковкой или штамповкой слитков и проката с последующей термической обработкой, обеспечивающей требуемое сочетание прочности, теплостойкости и ударной вязкости.
Химический состав и структура
Средний состав стали 5Х3В3МФС: углерод — 0,50–0,60 %, хром — 2,80–3,50 %, вольфрам — 2,50–3,50 %, молибден — 0,60–1,00 %, ванадий — 0,40–0,70 %, кремний — 0,60–1,00 %. Введение вольфрама и молибдена повышает температуру разупрочнения мартенсита при отпуске, а ванадий образует карбиды, тормозящие рост зерна при нагреве под ковку и закалку. После ковки структура — грубопластинчатый перлит с карбидной сеткой; после отжига — зернистый перлит, обеспечивающий обрабатываемость резанием и подготовку к закалке.
Технология ковки и режимы обработки
Нагрев слитков и заготовок под ковку ведут до 1150–1180 C с выдержкой, обеспечивающей прогрев по всему сечению. Ковку заканчивают при температуре не ниже 850–870 C во избежание образования трещин по границам зёрен. Степень усадки при ковке — не менее 3–4 для проработки литой структуры. Охлаждение поковок после ковки — замедленное, в термостатах или печах, для предотвращения флокенов и трещин. Термообработка включает отжиг при 840–860 C, закалку с 1050–1080 C в масле или на воздухе и отпуск при 560–620 C в зависимости от требуемой твёрдости.
Механические свойства
| Показатель | Значение | Условие испытания | Единица | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1450–1650 | Закалка + отпуск 580 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Предел текучести 0,2 | 1250–1400 | Закалка + отпуск 580 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Ударная вязкость KCU | 25–40 | 20 C | Дж/см | ГОСТ 9454 |
| Твёрдость HRC | 44–50 | После отпуска | ед. | ГОСТ 9013 |
| Теплостойкость | 620–650 | Длительная работа | C | ГОСТ 5950 |
Области применения
- Молотовые и прессовые штампы для горячей объёмной штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах усилием 16–100 МН.
- Инструмент горизонтально-ковочных машин при производстве поковок из углеродистых и низколегированных сталей.
- Прошивные и обжимные оправки прошивных станов трубопрокатного производства.
- Ножи горячей резки сортового проката на станах 500–850.
- Пуансоны и матрицы вырубных штампов при обработке заготовок с нагревом до 500–600 C.
- Детали пресс-форм литья под давлением алюминиевых и медных сплавов.
Контроль качества поковок
Поковки 5Х3В3МФС подвергают ультразвуковому контролю по ГОСТ 24507 для выявления внутренних дефектов — флокенов, трещин, неметаллических включений. Твёрдость проверяют на торцах после термической обработки. Макроструктуру оценивают по излому и травлением темплетов. Для ответственных штампов проводят испытания на стойкость в условиях циклического термомеханического нагружения. Допуски на размеры и припуски на механическую обработку — по ГОСТ 7062 для поковок, изготовленных свободной ковкой.
Вопросы и ответы
Какая твёрдость достигается после стандартной термообработки поковок 5Х3В3МФС?
После закалки с 1050–1080 C и отпуска при 560–620 C твёрдость составляет 44–50 HRC. Выбор температуры отпуска определяется требуемым соотношением прочности и ударной вязкости для конкретного инструмента.
При какой максимальной температуре эксплуатируются штампы из стали 5Х3В3МФС?
Длительная рабочая температура контактных поверхностей — до 620–650 C. Кратковременный нагрев при штамповке может достигать 700 C без необратимого разупрочнения.
Проводится ли ультразвуковой контроль поковок 5Х3В3МФС?
Да, УЗК выполняется по ГОСТ 24507. Контролю подлежат поковки ответственного назначения для выявления внутренних трещин, флокенов и расслоений.
Какой припуск на механическую обработку предусмотрен для поковок из этой стали?
Припуски назначаются по ГОСТ 7062 в зависимости от массы поковки и группы точности. Для поковок массой до 50 кг припуск на сторону составляет 8–15 мм.
