Сталь 4Х5МФС инструментальная штамповая

Автор: | 24.05.2021

Содержание

Расшифровка




  • Согласно ГОСТ 5950-2000 цифра перед буквенным обозначение указывает массовую долю углерода в десятых долях процента, т.е. массовая доля углерода в стали примерно равна 0,4%.
  • Буква Х в обозначении стали указывает, что сталь легирована хромом. Цифра 5 за буквой означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 5%.
  • Буква М в обозначении стали указывает, что сталь легирована молибденом. Отсутствие за буквой цифр означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 1%.
  • Буква Ф в обозначении стали указывает, что сталь легирована ванадием. Отсутствие за буквой цифр означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 1%.
  • Буква C в обозначении стали указывает, что сталь легирована кремнием. Отсутствие за буквой цифр означает, что массовая доля этого легирующего элемента примерно равна 1%.

Стали заменитель

Стали 4Х5МФ1С, 4Х4ВМФС.

Импортные аналоги [1]

Марка
стали
Стандарт
19552
(Чехия/Словакия)
(CSN 419552)
2343
(Великобритания)
GB-03
BH 11
(Великобритания)
B.S. 4659
39VSiMoCr52
(Румыния)
STAS 3611
4Cr5MoSiV
(Китай)
GB 1299-85
6437
(США)
AMS
H11
(США)
AISI, SAE J
4386
F.520.G
(Испания)
X37CrMoV51
(Испания)
UNE 36072
(75)
GX38CrMoV5-1
(Германия)
DIN 17350
X38CrMoV5-1
(Германия)
DIN 17350
без марки
(Финляндия)
SFS900,
SFS913
ORVAR 1
(Швеция)
S-7
SKD 6
(Япония)
JIS G 1404
VAL 104
(Италия)
I-09
VPS 1
(Бразилия)
Villares
WCL
(Польша)
PN/H 85021
X37CrMoV5-1
(Евронормы)
EN 96-79
X38CrMoV5
(Франция)
AFRON NF
NF A35-590
(92)

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77.
  • Полоса ГОСТ 4405-75.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-73, ГОСТ 1133-71.

Характеристики [2, 3]

Сталь марки 4Х5МФС относится к легированным теплостойким инструментальным штамповым сталям деформирующим металл в горяем состоянии. Теплостойкость стали 4Х5МФС (для твердости 45 HRC) составляет 590-610 °C.

Сталь 4Х5МФС является одной из основных для разнообразных штампов деформирования стали и цветных металлов и для форм литья под давлением алюминиевых и магниевых сплавов диаметром (стороной) до 70-80 мм.

Разгаростойкость этой стали значительно лучше, чем у широко применявшейся ранее вольфрамовой стали 3Х2В8Ф. Кроме того, из за влияния повышенного содержания хрома, взаимодействие с заливаемым металлом и растворимость в нем у стали 4Х5МФС меньше, чем у более легированной стали ЗХ2В8Ф. Соответственно и стойкость форм из стали 4Х5МФС в 1,5-2 раза выше.

Сталь марки 4Х5МФС по свойствам и назначению близка к стали марки 4Х5В2ФС; однако благодаря повышенным сопротивлению хрупкому разрушению, разгаростойкости и прокаливаемости её целесообразно применять для изготовления более крупного и сложного прессового инструмента, работающего в условиях интенсивного охлаждения (пуансоны, матрицы, вставки, прессформы).

Крупные формы для литья под давлением алюминиевых и цинковых сплавов из стали 4Х5МФС закаливают от температуры на 20-30 °C ниже принятой. Рекомендуется ступенчатая закалка, охлаждение в соляной ванне в области температур максимальной устойчивости аустенита, далее на спокойном воздухе.



Применение

  • мелкие молотовые штампы,
  • крупные (толщиной или диаметром более 200 мм) молотовые и прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного и массового производства,
  • пресс-формы литья под давлением алюминиевых, а также цинковых и магниевых сплавов.

Температура критических точек, °С [4]

Ас1 Ас3 (Аcm) Ar3 (Arm) Ar1 Мн Мк
840 870 810 735 300 110

Химический состав (ГОСТ 5950-2000)

Марка стали Массовая дата элемента. %
углерода кремния марганца хрома вольфрама ванадия молибдена никеля
Группа II
4Х5МФС 0,32-0,40 0,90-1,20 0,20-0,50 4,50-5,50 0,30-0,50 1,20-1,50

ПРИМЕЧАНИЕ:
Группа II — означает, что металлопродукция предназначена для изготовления инструмента, используемого в дальнейшем у потребителя для обработки металлов давлением при температурах выше 300 °С;



Температуры отжига и высокого отпуска стали 4Х5МФС [4]

Отжиг Изотермический
отжиг
Высокий
отпуск
температура
нагрева, °C
твердость HB температура, °C твердость HB,
не более
температура
нагрева, °C
твердость HB,
не более
нагрева изотермической
выдержки
830-850 207-255 830-850 660-680 241 730-760 269

Режимы окончательной термической обработки (зкалка, отпуск) штампового инструмента из стали 4Х5МФС для горячего деформирования [4]

3акалка Отпуск
температура
подогрева, °C
температура
окончательного
нагрева, °C
способ
охлаждения**
твердость
HRC
температура
нагрева, °C
твердость
диаметр
отпечатка, мм
HB HRC
840-860 1000-1020 I, II 50-55 520-550
550-570
570-590
590-620
2,6-2,70
2,7-2,85
2,85-3,00
2,95-3,15
514-545
461-514
415-461
375-429
52-55
48-52
44-48
40-45

**Способы охлаждения:

  • I — подстуживание на воздухе до 900-950 °C, затем охлаждение в масле до 200-230 °C, далее на воздухе;
  • II — подстуживание на воздухе до 900-950 °C, затем охлаждение в смеси расплавленных солей при температуре 450-500 °C с выдержкой до полного выравнивания температуры по сечению, после чего охлаждение в масле до 200-230 °C и далее на воздухе;




Температуры отжига с непрерывным охлаждением, изотермического отжига, высокого отпуска и твердость (HB) штамповой стали 4Х5МФС после этих видов термической обработки [3]

Изотермический
отжиг
Отжиг с
непрерывным
охлаждением
Высокий
отпуск
Температура, °C Твердость HB Температура
нагрева, °C
Твердость HB Температура
нагрева, °C
Твердость HB
нагрева изотермической
выдержки
840-860 670-690 197-241 840-860 229-241 760-780 241-255

Режимы закалки и отпуска деталей штампового инструмента горячего деформирования, величина зерна и твердость после окончательной термической обработки [3]

Закалка Балл
зерна
Твердость HRC Отпуск
Температура, °C Температура
нагрева, °C
Твердость HRC
подогрева окончательного
нагрева
700-750 1000-1020 10 50-52 530-560 47-49




Режимы азотирования штампового инструмента из стали 4Х5МФС [4]

Марка стали Температура, °C Продолжительность, ч Среда Диффузионный слой
глубина, мм микротвердость, кгс/мм2
4Х5МФС 530-550 12-20 Аммиак (α = 30-60%) 0,15-0,20 960-550

Режимы цианирования штампового инструмента из стали 4Х5МФС [4]

Температура, °C Продолжительность, ч Диффузионный слой
глубина микротвердость, кгс/мм2
В расплаве 50% KCN+50% NaCN
560 2 0,06 710-600
В смеси саратовского газа и аммиака
580 8 0,23-0,27 900-660

Твердость стали после термообработки (ГОСТ 5950-73) [5]

Состояние поставки Твердость НВ,
HRCэ
Пруток и полоса отожженные
или высокоотпущенные
До НВ 241
Образцы.
Закалка с 1000-1020 °С в масле;
отпуск при 550 °С
Св. 48
Подогрев 700-750 °С.
Закалка с 1000-1020 °С в масле;
отпуск при 530-560 °С,
отпуск при 500-520 °С
(окончательная термообработка)
49-51

Твердость в состоянии поставки металлопродукции из стали 4Х5МФС, предназначенной для холодной механической обработки (ГОСТ 5950-2000)

Марка
стали
Твердость НВ,
не более
Диаметр
отпечатка, мм,
не менее
4Х5МФС 241 3,9

Твердость образцов металлопродукции из стали 4Х5МФС после закалки и закалки с отпуском (ГОСТ 5950-2000)

Марка
стали
Температура, °С,
и среда закалки
образцов
Температура
отпуска, °С
Твердость
HRCэ (HRC),
не менее
4Х5МФС 1010-1030, масло 550 48 (47)

Твердость после закалки (ГОСТ 5950-2000)

Марка
стали
Температура, °С,
и среда закалки
образцов
Твердость
HRCэ (HRC),
не менее
4Х5МФС 1000-1020, масло 51 (50)

Механические свойства в зависимости от температуры испытания [5]

tисп., °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU,
Дж/см2
Твердость HRCэ
20 1570 1710 12 54 51 50
300 1320 1540 12 48 61 50
400 1270 1470 12 49 62 52
500 1130 1370 10 52 55 47
550 1160 1290 12 50 50 44

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1000 °С в масле; отпуск при 560 °С 2 ч

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [5]

tотп., °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU, Дж/см2 Твердость HRCэ
500 1420 1720 12 45 49 50
550 1670 10 50 56 48
600 1350 1490 13 53 59 45
650 960 1080 15 60 79 34

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1000 °С в масле; выдержка при отпуске 2 ч.

Ударная вязкость KCU

Термообработка KCU, Дж/см2 , при температуре, °С
+20 -40 -70
Закалка; отпуск при 600 °С 29 20 10

Технологические свойства [5]

Температура ковки, °С: начала 1180, конца 850. Охлаждение замедленное в колодцах.

Теплостойкость [6]

Температура, °С Время, ч Твердость HRCэ
590 2 47

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
4Х5МФС 7750 7724 7697 7670 7641 7600 7573 7546 7520 7495

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
4Х5МФС 29 30 30 31 33 31 30 28 28 27

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

марка стали ρ нОм*м, при температуре испытаний, °С
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
4Х5МФС 480

Библиографический список

  1. Шишков М.М. Марочник сталей и сплавов — 2000 г.
  2. Геллер Ю.А. Инструментальные стали — 1983 г., Гуляев А.П. Металловедение. 1986г.
  3. Лахтин Ю.М., Рахштадта А.Г. Термическая обработка в машиностроении. Справочник-1980 г.
  4. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы — 1981 г.
  5. Позняк Л.А. Инструментальные стали: Справочник. — М.: Металлургия, 1977. — 210 с.
  6. Экономнолегированные штамповые стали для формообразующих деталей пресс-форм литья под давлением цветных сплавов / ЗПКТИ. — Запорожье: ОНТЭИ, 1978. — 66 с.
  7. Позняк Л.А. Инструментальные стали: Справочник. — М.: Металлургия, 1977. — 210 с.

Узнать еще

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *