Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая 40Х5МФ

Сталь инструментальная штамповая марки 40Х5МФ: описание, свойства и применение

Сталь 40Х5МФ – это высококачественная хромомолибденованадиевая инструментальная штамповая сталь, предназначенная для изготовления деталей, подвергающихся высоким ударным нагрузкам при горячей деформации. Её отличные эксплуатационные характеристики, обусловленные легированием, делают её востребованной в различных отраслях промышленности. Сталь отличается высокой прочностью, износостойкостью, теплостойкостью и хорошей прокаливаемостью.

Основные свойства стали 40Х5МФ:

• Высокая прочность и вязкость: Сочетание этих свойств обеспечивает устойчивость к разрушению при ударных нагрузках, что критически важно для штампового инструмента.
• Высокая теплостойкость: Сталь сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что позволяет использовать её для горячей деформации металлов.
• Хорошая прокаливаемость: Обеспечивает получение равномерной структуры и свойств в глубоких сечениях деталей после термической обработки.
• Умеренная износостойкость: Обеспечивает достаточную стойкость к износу в условиях трения при высоких температурах.
• Стойкость к отпускной хрупкости: Предотвращает снижение ударной вязкости после отпуска, что повышает надежность инструмента.
• Незначительная склонность к обезуглероживанию: Минимизирует потерю углерода с поверхности при нагреве, сохраняя прочностные характеристики поверхностного слоя.
• Относительно невысокая стоимость: Делает её экономически выгодным решением по сравнению с некоторыми другими штамповыми сталями с более высоким легированием.

Химический состав стали 40Х5МФ (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.35 - 0.45
Кремний (Si)	0.20 - 0.50
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Хром (Cr)	4.80 - 5.30
Никель (Ni)	до 0.40
Молибден (Mo)	1.20 - 1.50
Ванадий (V)	0.90 - 1.20
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030
Вольфрам (W)	До 0,50
Мышьяк (As)	До 0,08

Расшифровка обозначений символов в марке стали 40Х5МФ:

• 40: Указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,40% C).
• Х5: Указывает на содержание хрома в целых процентах (около 5% Cr).
• М: Указывает на наличие молибдена (Mo).
• Ф: Указывает на наличие ванадия (V).

Механические свойства стали 40Х5МФ (после закалки и отпуска):

Механические свойства стали 40Х5МФ значительно зависят от режима термической обработки (закалки и отпуска). Ниже приведены типичные значения для стали, прошедшей закалку с 1020-1080°C в масло и отпуск при 580-680°C:

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел прочности (σв)	1270-1470	МПа
Предел текучести (σт)	1080-1280	МПа
Относительное удлинение (δ)	10-15	%
Относительное сужение (ψ)	40-50	%
Ударная вязкость (KCU)	20-40	Дж/см2
Твердость (HRC)	48-52

Физические свойства стали 40Х5МФ:

Свойство	Значение	Единица измерения	Температура
Плотность	7800	кг/м3	20 °C
Модуль упругости (E)	210 x 103	МПа	20 °C
Коэффициент линейного термического расширения (α)	12.5 x 10-6	1/°C	20-100 °C
Теплопроводность (λ)	29	Вт/(м·°C)	20 °C
Удельная теплоемкость (c)	460	Дж/(кг·°C)	20 °C
Электрическое сопротивление (ρ)	0.24 x 10-6	Ом·м	20 °C

Области применения стали 40Х5МФ:

Сталь 40Х5МФ широко применяется для изготовления инструмента, работающего в условиях повышенных температур и ударных нагрузок. Основные области применения включают:

• Пресс-формы для литья под давлением: Для производства деталей из цветных металлов и сплавов (алюминия, цинка, магния).
• Штампы для горячей деформации: Для ковки, штамповки и высадки деталей из стали и цветных металлов. Примеры: матрицы для горизонтально-ковочных машин, пуансоны, вставки штампов.
• Инструмент для обработки металлов давлением: Различные виды инструмента для горячей обработки, такие как оправки, дорны, прошивные пуансоны.
• Детали тяжелонагруженного оборудования: Шестерни, валы, муфты и другие детали, работающие в условиях высоких температур и ударных нагрузок в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.
• Инструмент для производства крепежа: Матрицы и пуансоны для изготовления болтов, гаек, винтов и других крепежных изделий.
• Роторы экструдеров: В производстве пластмасс и резинотехнических изделий.
• Ножи для горячей резки металла: В металлургическом производстве.
• Штампы для производства поковок: В автомобильной промышленности и авиастроении.

Виды металлопроката из стали 40Х5МФ:

Сталь 40Х5МФ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления различных деталей и заготовок.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей квадратной формы и в качестве заготовок для дальнейшей обработки.
• Полоса: Применяется для изготовления плоских деталей и в качестве заготовок для штампов.
• Плиты: Используются для изготовления крупногабаритных штампов и пресс-форм.
• Поковки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Сортовой прокат: Шестигранники, уголки и другие виды сортового проката.

ГОСТы, ссылающиеся на сталь 40Х5МФ или металлопрокат из этой стали:

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная легированная и специальные стали. Общие технические условия. (Основной ГОСТ, определяющий требования к стали 40Х5МФ)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката из стали 40Х5МФ)
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент квадратного проката из стали 40Х5МФ)
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет сортамент полосового проката из стали 40Х5МФ)
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент. (Определяет сортамент кованого проката из стали 40Х5МФ)
• ГОСТ 7829-70: Поковки из углеродистой и легированной стали для машиностроения. Общие технические условия. (Регламентирует требования к поковкам из стали 40Х5МФ)
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной легированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 14955-77: Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия.
• ТУ 14-1-950-86: Заготовки кованые и катаные для штампов горячего деформирования. Технические условия. (Специальные технические условия на заготовки для штампов из стали 40Х5МФ)

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 40Х5МФ:

Сталь 40Х5МФ используется на различных этапах производства в цехах, где требуется изготовление или обработка деталей, работающих в условиях высоких температур и ударных нагрузок. Примеры операций:

• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Изготовление круглых деталей, валов, осей на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы, пресс-форм, штампов на фрезерных станках с ЧПУ.
  • Шлифовальная обработка: Доведение поверхностей деталей до высокой точности и шероховатости.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
  • Расточка: Увеличение диаметра отверстий.
  • Нарезание резьбы: Создание резьбовых соединений.
• Термическая обработка:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали путем нагрева до температуры аустенизации и быстрого охлаждения.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений и повышение вязкости после закалки путем нагрева до более низкой температуры. Режим отпуска подбирается в зависимости от требуемых свойств детали.
  • Отжиг: Снятие внутренних напряжений в заготовках после механической обработки для улучшения обрабатываемости.
  • Нормализация: Улучшение структуры стали и повышение ее однородности.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Изменение формы заготовки под воздействием ударов или давления.
  • Горячая штамповка: Изготовление деталей сложной формы в штампах при высоких температурах.
  • Объемная штамповка: Получение объемных деталей с высокой точностью.
  • Высадка: Формирование головок болтов, винтов и других крепежных изделий.
• Литейное производство:
  • Литье под давлением: Изготовление деталей из цветных металлов и сплавов в пресс-формах из стали 40Х5МФ.
• Инструментальное производство:
  • Изготовление штампов для горячей штамповки.
  • Изготовление пресс-форм для литья под давлением.
  • Изготовление инструмента для обработки металлов давлением (дорны, оправки).
• Производство крепежных изделий:
  • Изготовление матриц и пуансонов для производства болтов, гаек, винтов и других крепежных изделий.
• Сварочное производство:
  • Реже, но сталь 40Х5МФ может применяться для изготовления сварных конструкций, работающих при повышенных температурах. В этом случае требуется специальная технология сварки и последующая термическая обработка.

Заключение:

Сталь 40Х5МФ – это надежный и проверенный материал для изготовления инструмента и деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации. Благодаря своим свойствам, она обеспечивает высокую производительность и долговечность оборудования. При правильном выборе режима термической обработки и соблюдении технологии изготовления можно получить детали с оптимальным сочетанием прочности, вязкости и износостойкости.