Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая 4ХМФС

Сталь инструментальная штамповая марки 4ХМФС: описание, свойства и применение

Сталь 4ХМФС – это высококачественная инструментальная штамповая сталь, предназначенная для изготовления штампов горячего деформирования, работающих в условиях повышенных температур и циклических нагрузок. Благодаря своему легирующему составу и специальной термообработке, сталь 4ХМФС обладает превосходной прочностью, износостойкостью, теплостойкостью и высоким сопротивлением отпускной хрупкости. Эта сталь широко применяется в различных отраслях промышленности, где требуется надежный и долговечный инструмент для горячей обработки металлов давлением.

Основные Свойства и Преимущества Стали 4ХМФС:

• Высокая прочность и твердость: Обеспечивают стойкость к деформации и износу при высоких температурах и давлениях.
• Теплостойкость: Способность сохранять свои механические свойства при длительном воздействии высоких температур (до 600°C).
• Сопротивление отпускной хрупкости: Предотвращает охрупчивание стали при повторных нагревах в процессе эксплуатации.
• Износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы инструмента, особенно при работе с абразивными материалами.
• Прокаливаемость: Обеспечивает равномерную твердость по всему сечению изделия при закалке.
• Умеренная вязкость: Обеспечивает стойкость к образованию трещин и сколов при ударных нагрузках.
• Свариваемость: Ограниченно свариваема, рекомендуется применять специальные методы сварки.

Химический Состав Стали 4ХМФС (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.35 - 0.45
Кремний (Si)	0.50 - 0.80
Марганец (Mn)	0.20 - 0.50
Хром (Cr)	1.20 - 1.50
Молибден (Mo)	0.30 - 0.50
Ванадий (V)	0.20 - 0.35
Сера (S)	≤ 0.030
Фосфор (P)	≤ 0.030
Никель (Ni)	≤ 0.40
Медь (Cu)	≤ 0.30
Вольфрам (W)	≤ 0.60

Расшифровка обозначения стали 4ХМФС:

• 4 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента, т.е. примерно 0.4% углерода.
• Х – указывает на наличие хрома (Cr) в составе стали.
• М – указывает на наличие молибдена (Mo) в составе стали.
• Ф – указывает на наличие ванадия (V) в составе стали.
• С – указывает на наличие кремния (Si) в составе стали.

Механические Свойства Стали 4ХМФС (после термической обработки):

Свойство	Значение	Условия испытания
Предел прочности (временное сопротивление), σв	1470 - 1770 МПа
Предел текучести, σт	1270 - 1570 МПа
Относительное удлинение, δ5	8 - 12 %
Относительное сужение, ψ	25 - 40 %
Ударная вязкость, KCU	20 - 40 Дж/см²
Твердость, HRC	48 - 52	Закалка с 1020-1050 °С, масло. Отпуск при 600-650 °С.

Примечание: Механические свойства могут варьироваться в зависимости от режима термической обработки и размеров изделия.

Физические Свойства Стали 4ХМФС:

Свойство	Значение
Плотность	7750 кг/м³
Модуль упругости	210 ГПа
Коэффициент линейного расширения (20-100°C)	11.5 x 10-6 /°C
Теплопроводность (20°C)	29 Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	460 Дж/(кг·°C)
Электросопротивление	0.24 Ом·мм²/м

Сферы Применения Стали 4ХМФС:

Сталь 4ХМФС широко используется для изготовления:

• Штампов горячего деформирования:
  • Пресс-формы для литья под давлением цветных сплавов.
  • Штампы для горячей штамповки поковок из стали и цветных сплавов.
  • Инструмент для высадки крепежных изделий.
  • Инструмент для горячей обрезки и прошивки.
• Инструмента для обработки металлов давлением:
  • Дорны и пуансоны для горячей прошивки труб.
  • Оправки для горячей раскатки труб.
• Других деталей, работающих при высоких температурах:
  • Детали машин и механизмов, подвергающиеся термическим нагрузкам.
  • Износостойкие детали.

Виды Металлопроката из Стали 4ХМФС:

Сталь 4ХМФС поставляется в виде:

• Кругов: Используются для изготовления штампов, оправок, пуансонов и других деталей.
• Полосы: Используются для изготовления штампов, ножей, режущего инструмента и других деталей.
• Квадрата: Используется для изготовления штампов, оправок, пуансонов и других деталей.
• Поковок: Используются для изготовления крупных деталей сложной формы, подвергающихся высоким нагрузкам.

ГОСТы, Регламентирующие Сталь 4ХМФС и Металлопрокат из Неё:

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная. Общие технические условия. (Определяет химический состав и общие требования к качеству стали).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Регламентирует размеры и предельные отклонения для круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Регламентирует размеры и предельные отклонения для квадратного проката).
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Регламентирует размеры и предельные отклонения для полосового проката).
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной и инструментальной стали. Общие технические условия. (Регламентирует требования к поковкам).
• ГОСТ 7829-70: Термическая обработка изделий из конструкционных и инструментальных сталей. (Регламентирует режимы термической обработки для достижения оптимальных свойств).
• ГОСТ 14959-2016: Сталь инструментальная. Классификация. (Определяет классификацию инструментальных сталей).

Примечание: Могут существовать другие ГОСТы и технические условия, регламентирующие отдельные виды металлопродукции из стали 4ХМФС или относящиеся к методам контроля и испытаний.

Операции в Цехах с Использованием Материалов из Стали 4ХМФС:

Сталь 4ХМФС используется в различных цехах машиностроительных и металлургических предприятий, а также в инструментальном производстве. Рассмотрим основные операции:

1. Заготовительный Цех:
   • Резка металла: Круги, полосы и квадраты из стали 4ХМФС режутся на заготовки требуемых размеров с помощью ленточнопильных станков, дисковых пил или газовой резки.
   • Ковка: Крупные заготовки могут подвергаться ковке для придания им необходимой формы и структуры. Этот процесс улучшает механические свойства стали.
2. Термический Цех:
   • Предварительная термообработка (отжиг): Снимает внутренние напряжения в заготовках после резки или ковки, улучшает обрабатываемость и подготавливает сталь к последующей закалке.
   • Закалка: Нагрев стали до температуры аустенизации (1020-1050°C) с последующим быстрым охлаждением в масле или на воздухе. Закалка придает стали высокую твердость и износостойкость.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры (600-650°C) для снижения внутренних напряжений и повышения вязкости. Отпуск позволяет достичь оптимального сочетания твердости и прочности.
   • Старение: Дополнительная термообработка для стабилизации структуры и размеров стали, особенно важная для прецизионного инструмента.
3. Механический Цех:
   • Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для придания им необходимой формы и размеров.
   • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для создания сложных поверхностей, пазов, канавок и других элементов.
   • Шлифовка: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и шероховатости.
   • Сверление: Создание отверстий в заготовках с помощью сверлильных станков.
   • Расточка: Увеличение диаметра существующих отверстий с помощью расточных станков.
   • Нарезание резьбы: Нарезание внутренней или наружной резьбы на деталях.
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Создание сложных форм и полостей в закаленной стали с высокой точностью.
4. Инструментальный Цех:
   • Изготовление штампов: Полный цикл изготовления штампов для горячей штамповки, включая проектирование, изготовление заготовок, термическую обработку, механическую обработку и сборку.
   • Изготовление пресс-форм: Полный цикл изготовления пресс-форм для литья под давлением, включая проектирование, изготовление заготовок, термическую обработку, механическую обработку и сборку.
   • Ремонт и восстановление инструмента: Восстановление изношенного инструмента путем шлифовки, сварки, нанесения покрытий и других методов.
5. Сварочный Цех (ограниченно):
   • Ремонт инструмента: Сварка трещин и сколов на штампах и пресс-формах с использованием специальных сварочных материалов и технологий.
   • Наплавка износостойких покрытий: Нанесение износостойких покрытий на рабочие поверхности инструмента для увеличения срока службы.

Важно:

• При работе со сталью 4ХМФС необходимо строго соблюдать технологические режимы термической и механической обработки, чтобы обеспечить оптимальные свойства инструмента.
• Для достижения максимальной эффективности и долговечности инструмента рекомендуется использовать качественные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) и режимы резания, соответствующие свойствам стали.
• Выбор оптимального режима термической обработки зависит от размеров и формы изделия, а также от требований к его эксплуатационным характеристикам.

В заключение, сталь 4ХМФС является надежным и востребованным материалом для изготовления инструмента, работающего в условиях высоких температур и нагрузок. Правильный выбор марки стали и соблюдение технологических процессов обеспечивают высокую производительность и долговечность инструмента, что в свою очередь способствует повышению эффективности производства.