Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 4ХМНФС

Сталь инструментальная легированная 4ХМНФС: описание, свойства, применение

Сталь 4ХМНФС – это высококачественная легированная инструментальная сталь, обладающая уникальным сочетанием прочности, износостойкости, вязкости и теплостойкости. Благодаря своим характеристикам, она широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления инструментов, работающих в условиях высоких нагрузок, температур и износа.

Расшифровка обозначения:

• 4 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента, то есть около 0,4%.
• Х – указывает на наличие хрома в составе стали.
• М – указывает на наличие молибдена в составе стали.
• Н – указывает на наличие никеля в составе стали.
• Ф – указывает на наличие ванадия в составе стали.
• С – указывает на наличие кремния в составе стали.

Каждая буква обозначает наличие соответствующего легирующего элемента, а цифра после буквы (если есть) – примерное процентное содержание этого элемента. В данном случае, цифр после букв нет, что означает содержание легирующих элементов в пределах установленных стандартом значений.

Основные свойства стали 4ХМНФС:

• Высокая прочность: Обеспечивает устойчивость к деформациям и разрушению при высоких нагрузках.
• Высокая износостойкость: Позволяет инструментам сохранять свои режущие свойства в течение длительного времени.
• Высокая вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение инструмента при ударных нагрузках.
• Высокая теплостойкость: Позволяет использовать инструменты при повышенных температурах без потери твердости и прочности.
• Хорошая прокаливаемость: Обеспечивает равномерную твердость по сечению изделия после термической обработки.
• Стойкость к отпускной хрупкости: Минимизирует риск охрупчивания стали при отпуске после закалки.

Химический состав стали 4ХМНФС (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.35 - 0.45
Хром (Cr)	1.20 - 1.60
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Кремний (Si)	0.90 - 1.20
Никель (Ni)	1.20 - 1.60
Молибден (Mo)	0.40 - 0.60
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Сера (S)	≤ 0.030
Фосфор (P)	≤ 0.030
Медь (Cu)	≤ 0.30

Механические свойства стали 4ХМНФС (ГОСТ 5950-2000):

Механические свойства стали 4ХМНФС зависят от режима термической обработки. Ниже приведены примерные значения для различных состояний:

Свойство	Значение (после закалки и отпуска)
Предел прочности при растяжении (σв), МПа	1200 - 1400
Предел текучести (σт), МПа	1000 - 1200
Относительное удлинение (δ), %	10 - 15
Относительное сужение (ψ), %	40 - 50
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	20 - 40
Твердость HRCэ	50 - 58

Физические свойства стали 4ХМНФС:

Свойство	Значение
Плотность, кг/м³	7850
Модуль упругости, ГПа	210
Коэффициент линейного расширения (20-100°C), 1/°C	11.5 x 10⁻⁶
Теплопроводность, Вт/(м*°C)	30
Удельная теплоемкость, Дж/(кг*°C)	460
Электросопротивление, мкОм*м	0.20

Области применения стали 4ХМНФС:

Сталь 4ХМНФС широко применяется для изготовления:

• Инструмента для холодной обработки металлов:
  • Матрицы и пуансоны для холодной штамповки.
  • Вырубные и пробивные штампы.
  • Волоки для волочения проволоки.
  • Ролики для профилирования.
  • Режущий инструмент для обработки листового металла.
• Инструмента для горячей обработки металлов:
  • Пресс-формы для литья под давлением цветных сплавов.
  • Инструмент для горячей штамповки.
  • Экструзионные матрицы.
• Измерительного инструмента:
  • Калибры.
  • Шаблоны.
  • Меры длины.
• Других деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа:
  • Шестерни.
  • Валы.
  • Подшипники.
  • Кулачки.

Виды металлопроката из стали 4ХМНФС:

Сталь 4ХМНФС поставляется в виде:

• Кругов: Используются для изготовления осей, валов, оправок, шпинделей и других деталей круглого сечения.
• Полосы: Используются для изготовления плоских штампов, ножей, режущих пластин и других деталей прямоугольного сечения.
• Квадратов: Используются для изготовления различных деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Листов: Используются для изготовления штампов, матриц, пуансонов и других деталей с большой площадью поверхности.
• Поковок: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности и вязкости.

ГОСТы, регламентирующие сталь 4ХМНФС и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая и калиброванная инструментальная легированная. Общие технические условия. Данный ГОСТ определяет требования к химическому составу, механическим свойствам, качеству поверхности и другим параметрам стали 4ХМНФС.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 8559-75: Сталь калиброванная квадратная. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент.
• ГОСТ 1435-99: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия (распространяется на некоторые виды продукции из стали 4ХМНФС).
• ГОСТ 7505-89: Поковки из сталей и сплавов. Общие технические условия.

Операции в цехах, производящиеся с использованием материалов из стали 4ХМНФС:

Сталь 4ХМНФС используется в различных операциях в цехах, включая:

• Инструментальный цех: Изготовление штампов, пресс-форм, режущего инструмента и другого инструмента, используемого в других цехах.
• Кузнечный цех: Изготовление поковок различных деталей, требующих высокой прочности и вязкости.
• Механический цех: Обработка деталей на станках с использованием режущего инструмента из стали 4ХМНФС (токарные, фрезерные, шлифовальные операции).
• Прессовый цех: Использование штампов и пресс-форм из стали 4ХМНФС для холодной и горячей штамповки деталей.
• Литейный цех: Использование пресс-форм из стали 4ХМНФС для литья под давлением цветных сплавов.
• Термический цех: Закалка и отпуск деталей из стали 4ХМНФС для достижения требуемых механических свойств.

Подробное описание некоторых операций:

• Изготовление штампов и пресс-форм: Сталь 4ХМНФС является отличным материалом для изготовления штампов и пресс-форм благодаря своей высокой прочности, износостойкости и теплостойкости. Процесс изготовления включает в себя:
  • Заготовку: Выбор подходящей заготовки из проката стали 4ХМНФС (круг, квадрат, полоса, лист).
  • Механическую обработку: Обработка заготовки на станках (токарных, фрезерных, шлифовальных) для придания ей необходимой формы и размеров.
  • Термическую обработку: Закалка и отпуск для достижения требуемой твердости и износостойкости.
  • Финишную обработку: Шлифовка и полировка для достижения необходимой чистоты поверхности.
• Токарная обработка: Режущий инструмент (резцы) из стали 4ХМНФС используются для обработки деталей на токарных станках. Высокая твердость и износостойкость стали позволяют обрабатывать различные материалы, включая стали, чугуны и цветные сплавы.
• Фрезерная обработка: Фрезы из стали 4ХМНФС используются для обработки деталей на фрезерных станках. Они позволяют создавать сложные поверхности и формы.
• Шлифовальная обработка: Шлифовальные круги, изготовленные с использованием абразивных материалов на основе стали 4ХМНФС, используются для достижения высокой точности и чистоты поверхности деталей.
• Термическая обработка: Закалка и отпуск являются важными операциями для достижения оптимальных механических свойств стали 4ХМНФС. Закалка повышает твердость и износостойкость, а отпуск снижает хрупкость и повышает вязкость. Режимы термической обработки подбираются в зависимости от требуемых свойств детали и условий ее эксплуатации.

В заключение, сталь 4ХМНФС – это универсальная инструментальная сталь, обладающая широким спектром применения благодаря своим превосходным механическим и физическим свойствам. Ее использование позволяет создавать надежные и долговечные инструменты и детали, работающие в самых сложных условиях. Правильный выбор марки стали и соблюдение технологии обработки являются ключевыми факторами для обеспечения высокого качества и долговечности готовых изделий.