Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая 3Х3М3Ф

Сталь инструментальная штамповая марки 3Х3М3Ф: описание, свойства и применение

Сталь 3Х3М3Ф – это высоколегированная инструментальная штамповая сталь, предназначенная для изготовления инструментов, работающих при повышенных температурах и подверженных значительным ударным нагрузкам и износу. Эта сталь сочетает в себе высокую прочность, твердость, износостойкость и теплостойкость, что делает ее незаменимой в производстве широкого спектра штампового инструмента.

 

Свойства стали 3Х3М3Ф:

 

• Высокая прочность и твердость: Сталь 3Х3М3Ф обладает высокой прочностью и твердостью, что позволяет ей выдерживать значительные нагрузки без деформации и разрушения. Это свойство особенно важно для штампов, используемых для горячей деформации металлов.
• Высокая износостойкость: Благодаря наличию в составе стали карбидообразующих элементов (хром, молибден, ванадий), сталь 3Х3М3Ф обладает высокой износостойкостью, что обеспечивает длительный срок службы инструмента.
• Теплостойкость: Сталь 3Х3М3Ф сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что позволяет использовать ее для изготовления инструментов, работающих в условиях нагрева.
• Прокаливаемость: Сталь 3Х3М3Ф обладает высокой прокаливаемостью, что обеспечивает равномерную твердость по сечению изделия после термической обработки.
• Стойкость к отпуску: Сталь 3Х3М3Ф обладает высокой стойкостью к отпуску, что позволяет сохранять твердость и прочность при длительном воздействии повышенных температур.
• Ударная вязкость: Сталь 3Х3М3Ф обладает достаточной ударной вязкостью, что позволяет ей выдерживать ударные нагрузки без хрупкого разрушения.
• Обрабатываемость: Сталь 3Х3М3Ф достаточно хорошо обрабатывается резанием и шлифованием, что облегчает изготовление инструмента сложной формы.
• Шлифуемость: Сталь хорошо поддается шлифовке, что необходимо для достижения требуемой точности и чистоты поверхности инструмента.

 

Химический состав стали 3Х3М3Ф (ГОСТ 5950-2000):

 

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.28 - 0.35
Кремний (Si)	0.20 - 0.50
Марганец (Mn)	0.20 - 0.50
Хром (Cr)	2.80 - 3.30
Молибден (Mo)	2.80 - 3.30
Ванадий (V)	0.70 - 1.00
Никель (Ni)	до 0.60
Медь (Cu)	до 0.30
Вольфрам (W)	до 0.30
Фосфор (P)	до 0.030
Сера (S)	до 0.030

 

Расшифровка обозначения:

• 3 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0.3%).
• Х3 – указывает на содержание хрома около 3%.
• М3 – указывает на содержание молибдена около 3%.
• Ф – указывает на содержание ванадия.
•  

Механические свойства стали 3Х3М3Ф (после термической обработки):

 

Механические свойства стали 3Х3М3Ф зависят от режима термической обработки (закалки и отпуска). Приведем примерные значения для типичного режима:

• Твердость (HRC): 50-55 HRC (после закалки и отпуска)
• Предел прочности (σв): 1600-1800 МПа
• Предел текучести (σт): 1400-1600 МПа
• Относительное удлинение (δ5): 5-10%
• Относительное сужение (ψ): 20-30%
• Ударная вязкость (KCU): 15-30 Дж/см2

 

Физические свойства стали 3Х3М3Ф:

 

• Плотность: 7700 кг/м3
• Модуль упругости: 210 ГПа
• Коэффициент линейного расширения: 12 x 10-6 /°C (в диапазоне 20-100°C)
• Теплопроводность: 29 Вт/(м·°C)
• Удельная теплоемкость: 460 Дж/(кг·°C)
• Электрическое сопротивление: 0.25 Ом·мм²/м

 

Применение стали 3Х3М3Ф:

 

Сталь 3Х3М3Ф широко используется для изготовления штампового инструмента, предназначенного для горячей деформации металлов, а также для других целей, где требуется высокая прочность, износостойкость и теплостойкость.

Основные области применения:

• Горячее деформирование:
  • Пресс-формы для литья под давлением алюминиевых и цинковых сплавов.
  • Штампы для горячей штамповки поковок из углеродистых и легированных сталей.
  • Инструмент для высадки крепежных изделий.
  • Инструмент для экструзии цветных металлов и сплавов.
  • Пуансоны и матрицы для горячей прошивки.
• Холодное деформирование: (в некоторых случаях)
  • Штампы для холодной высадки и формовки.
  • Волоки для протяжки проволоки и прутков.
• Другие области:
  • Ножи для горячей резки металла.
  • Изготовление деталей, работающих при повышенных температурах и подверженных износу (например, детали двигателей внутреннего сгорания).
  • Валы, оси и другие нагруженные детали.

 

Виды металлопроката из стали 3Х3М3Ф:

Сталь 3Х3М3Ф поставляется в виде различных видов металлопроката, в зависимости от требований заказчика и назначения:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления деталей методом точения, фрезерования и т.д.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей прямоугольной формы.
• Полоса: Используется для изготовления плоских деталей, ножей и т.д.
• Плита: Используется для изготовления крупных штампов и других массивных деталей.
• Поковка: Используется для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности.
• Сортовой прокат: Включает в себя различные профили (уголки, швеллеры, двутавры), которые могут быть использованы в качестве заготовок для изготовления инструмента.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 3Х3М3Ф и металлопрокат из нее:

 

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная нелегированная и легированная. Общие технические условия. (Определяет химический состав, требования к качеству поверхности и другие общие требования к стали).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и допуски для круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и допуски для квадратного проката).
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет размеры и допуски для полосового проката).
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент. (Определяет размеры и допуски для кованого круглого и квадратного проката).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной и инструментальной стали. Общие технические условия. (Определяет требования к качеству поковок).

 

Необходимо учитывать, что при заказе металлопроката из стали 3Х3М3Ф следует указывать не только марку стали, но и необходимый ГОСТ, определяющий требования к размерам, допускам и качеству поверхности.

 

Операции в цехах, производящиеся с использованием материалов из стали 3Х3М3Ф:

 

Сталь 3Х3М3Ф применяется на различных этапах производства в цехах металлообрабатывающей промышленности:

• Инструментальный цех:
  • Изготовление штампов: Основное применение стали 3Х3М3Ф. Включает в себя широкий спектр операций:
    • Резка заготовки: Отрезка заготовки из металлопроката (круг, квадрат, плита) на отрезных станках.
    • Механическая обработка: Токарная, фрезерная, сверлильная обработка для придания заготовке требуемой формы и размеров. Используются токарные, фрезерные, сверлильные станки с ЧПУ и универсальные станки.
    • Термическая обработка: Закалка и отпуск для достижения требуемой твердости и прочности. Проводится в термических печах.
    • Шлифовка: Шлифовка рабочих поверхностей штампа для обеспечения высокой точности и чистоты поверхности. Используются плоскошлифовальные, круглошлифовальные и внутришлифовальные станки.
    • Полировка: Полировка рабочих поверхностей для улучшения скольжения материала и снижения износа.
    • Контроль качества: Контроль размеров, формы, твердости и качества поверхности штампа с использованием измерительного инструмента и оборудования.
• Кузнечный цех:
  • Горячая штамповка: Изготовление поковок с использованием штампов из стали 3Х3М3Ф.
    • Нагрев заготовки: Нагрев металлической заготовки до температуры ковки в нагревательной печи.
    • Штамповка: Деформация нагретой заготовки в штампе под воздействием удара или давления ковочного пресса.
    • Обрезка облоя: Удаление излишнего металла (облоя) после штамповки.
    • Термическая обработка: Термическая обработка поковок для улучшения их механических свойств.
    • Контроль качества: Контроль размеров, формы и качества поковок.
• Литейный цех:
  • Литье под давлением: Изготовление отливок из цветных металлов и сплавов с использованием пресс-форм из стали 3Х3М3Ф.
    • Подготовка пресс-формы: Установка и настройка пресс-формы на литьевой машине.
    • Заполнение пресс-формы: Впрыск расплавленного металла в пресс-форму под высоким давлением.
    • Охлаждение отливки: Охлаждение отливки в пресс-форме.
    • Извлечение отливки: Извлечение отливки из пресс-формы.
    • Обрезка литников: Удаление литников и прибылей.
    • Контроль качества: Контроль размеров, формы и качества отливок.
• Цех металлоконструкций: (редко, но возможно)
  • Изготовление ножей для гильотин: Использование стали 3Х3М3Ф для изготовления ножей, используемых в гильотинах для резки толстого листового металла.
    • Резка заготовки: Отрезка заготовки на ленточнопильном станке.
    • Механическая обработка: Фрезерная, шлифовальная обработка для придания ножу требуемой формы и остроты.
    • Термическая обработка: Закалка и отпуск для достижения необходимой твердости режущей кромки.

 

Важно отметить: При работе со сталью 3Х3М3Ф необходимо соблюдать технику безопасности и использовать средства индивидуальной защиты, так как процесс обработки может быть связан с образованием стружки, пыли и высокими температурами. Правильный выбор режима термической обработки и технологии изготовления инструмента является ключевым фактором для обеспечения его долговечности и надежности.