Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 5ХНВ

Сталь инструментальная легированная 5ХНВ: описание, свойства, применение

Сталь 5ХНВ – это инструментальная легированная сталь, обладающая повышенной прочностью, износостойкостью и вязкостью. Эти качества достигаются благодаря специальному химическому составу и технологии производства. Сталь 5ХНВ широко используется для изготовления инструментов, работающих в условиях ударных нагрузок и высоких температур.

Свойства стали 5ХНВ:

• Высокая прочность: Обеспечивает стойкость к деформациям и разрушению при больших нагрузках.
• Износостойкость: Позволяет инструменту сохранять свои режущие свойства в течение длительного времени.
• Вязкость: Предотвращает хрупкое разрушение при ударных нагрузках.
• Прокаливаемость: Обеспечивает получение высокой твердости на значительную глубину.
• Теплостойкость: Позволяет инструменту сохранять свои свойства при повышенных температурах.
• Умеренная обрабатываемость резанием: Обработка возможна, но требует применения специальных режимов и инструментов.
• Плохая свариваемость: Сварка стали 5ХНВ не рекомендуется из-за возможности образования трещин.

Химический состав стали 5ХНВ (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.50 - 0.60
Хром (Cr)	0.70 - 1.00
Никель (Ni)	1.20 - 1.60
Вольфрам (W)	0.90 - 1.20
Марганец (Mn)	0.20 - 0.50
Кремний (Si)	0.20 - 0.50
Сера (S)	≤ 0.030
Фосфор (P)	≤ 0.030
Медь (Cu)	≤ 0.30

Расшифровка обозначения символов:

• 5: Указывает на содержание углерода в сотых долях процента (0.5%).
• Х: Обозначает наличие хрома.
• Н: Обозначает наличие никеля.
• В: Обозначает наличие вольфрама.

Цифры после букв указывают на приблизительное содержание легирующего элемента в процентах. Если цифры отсутствуют, содержание элемента составляет около 1%.

Механические свойства стали 5ХНВ (в зависимости от режима термообработки):

Механические свойства стали 5ХНВ сильно зависят от режима термообработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний:

• После отжига:
  • Предел прочности (σв): 780 - 880 МПа
  • Предел текучести (σт): 490 - 590 МПа
  • Относительное удлинение (δ): 10 - 15 %
  • Относительное сужение (ψ): 40 - 50 %
  • Ударная вязкость (KCU): 20 - 40 Дж/см²
  • Твердость (HB): 229 - 269
• После закалки и отпуска (закалка с 840-860°C в масло, отпуск при 200-300°C):
  • Твердость (HRC): 56-60
• После закалки и отпуска (закалка с 840-860°C в масло, отпуск при 400-500°C):
  • Предел прочности (σв): 1100 - 1300 МПа
  • Предел текучести (σт): 900 - 1100 МПа
  • Относительное удлинение (δ): 8 - 12 %
  • Относительное сужение (ψ): 30 - 40 %
  • Ударная вязкость (KCU): 15 - 30 Дж/см²
  • Твердость (HRC): 48-52

Физические свойства стали 5ХНВ:

Свойство	Значение
Плотность	7800 кг/м³
Модуль упругости (E)	210 ГПа
Коэффициент теплопроводности (λ)	29 Вт/(м·К) при 20°C
Коэффициент линейного теплового расширения (α)	11.7 x 10⁻⁶ /°C (20-100°C)
Удельная теплоемкость (c)	460 Дж/(кг·К)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.24 x 10⁻⁶ Ом·м
Температура ковки	Начало: 1150°C, конец: 850°C
Температура критических точек	Ac1: 725°C, Ac3: 770°C, Ms: 250°C

Сферы применения стали 5ХНВ:

Сталь 5ХНВ благодаря своим свойствам нашла широкое применение в различных отраслях промышленности. Основные сферы применения:

• Инструментальное производство:
  • Пневматические инструменты: Зубила, молотки, пробойники, бородки, кернеры, кузнечные штампы для холодной и горячей деформации.
  • Деревообрабатывающий инструмент: Пилы, фрезы, ножи.
  • Металлорежущий инструмент (для обработки мягких металлов): Метчики, плашки, развертки, протяжки.
  • Инструмент для обработки пластмасс и резины: Пресс-формы, штампы.
• Машиностроение:
  • Ответственные детали, работающие при ударных нагрузках (валы, шестерни, оси).
  • Детали, требующие высокой износостойкости и прочности.
• Горнодобывающая промышленность:
  • Инструмент для бурения и дробления горных пород.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Штампы для горячей и холодной деформации.

Виды металлопроката из стали 5ХНВ:

Сталь 5ХНВ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления деталей и инструментов.
• Полоса: Применяется для изготовления ножей, режущих инструментов и других плоских деталей.
• Квадрат: Используется в строительстве и машиностроении.
• Лист: Применяется для изготовления штампов, пресс-форм и других крупных деталей.
• Поковка: Заготовка, полученная методом ковки, для последующей обработки.

ГОСТы, регламентирующие сталь 5ХНВ и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная легированная. Общие технические условия. (Этот ГОСТ определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали 5ХНВ).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката).
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет сортамент полосового проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент квадратного проката).
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной и инструментальной стали. Общие технические условия. (Определяет требования к поковкам).
• ГОСТ 1435-99: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. (Несмотря на то, что 5ХНВ - легированная сталь, данный ГОСТ может содержать полезную информацию о требованиях к качеству поверхности и допускам).
• Могут существовать и другие ГОСТы, ТУ и отраслевые стандарты, регламентирующие конкретные виды продукции из стали 5ХНВ, в зависимости от ее применения (например, ГОСТы на штампы, пресс-формы и т.д.).

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 5ХНВ:

Сталь 5ХНВ используется на различных этапах производства в разных цехах:

• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента: Фрезерование, точение, шлифовка, полировка.
  • Изготовление штампов и пресс-форм: Фрезерование, электроэрозионная обработка (EDM), шлифовка, полировка, доводка.
  • Термическая обработка: Закалка, отпуск, цементация (в редких случаях).
• Кузнечный цех:
  • Ковка: Изготовление заготовок для деталей сложной формы.
  • Штамповка: Изготовление деталей путем деформации металла в штампах.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Изготовление деталей вращения (валы, оси, шестерни).
  • Фрезерная обработка: Изготовление деталей сложной формы.
  • Шлифовка: Обеспечение высокой точности и шероховатости поверхности.
  • Сверление: Создание отверстий.
  • Растачивание: Увеличение диаметра отверстий.
  • Нарезание резьбы: Создание резьбовых соединений.
• Термический цех:
  • Закалка: Повышение твердости и прочности стали.
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений и повышение вязкости.
  • Отжиг: Снятие напряжений и улучшение обрабатываемости.
• Цех металлоконструкций:
  • Изготовление сварных конструкций (ограниченно): В основном для создания оснастки и приспособлений, требующих высокой прочности и износостойкости. Сварка требует специальных технологий и предварительного/последующего нагрева.
• Ремонтный цех:
  • Восстановление изношенных деталей: Наплавка, шлифовка, покрытие. Сталь 5ХНВ может использоваться для изготовления ремонтных вставок и элементов, требующих высокой износостойкости.

Особенности термообработки стали 5ХНВ:

Термическая обработка играет ключевую роль в формировании свойств стали 5ХНВ. Наиболее распространенные виды термообработки:

• Закалка: Обычно производится с нагрева до температуры 840-860°C с охлаждением в масле. Это обеспечивает высокую твердость и износостойкость.
• Отпуск: Проводится для снижения хрупкости, снятия внутренних напряжений и повышения вязкости после закалки. Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых свойств и может составлять 200-300°C (для максимальной твердости) или 400-500°C (для повышения вязкости).
• Отжиг: Применяется для снятия напряжений после механической обработки и улучшения обрабатываемости резанием.

Рекомендации по выбору стали 5ХНВ:

При выборе стали 5ХНВ необходимо учитывать следующие факторы:

• Условия эксплуатации инструмента: Нагрузки, температуры, характер воздействия (удар, трение).
• Требуемые свойства: Твердость, износостойкость, вязкость.
• Размеры и форма детали: Влияют на выбор вида металлопроката.
• Технологические возможности производства: Наличие оборудования для механической и термической обработки.

 

Сталь 5ХНВ является универсальной инструментальной сталью, обладающей хорошим сочетанием прочности, износостойкости и вязкости. Правильный выбор режима термообработки позволяет получить оптимальные свойства для конкретного применения. Широкий спектр применения и доступность различных видов металлопроката делают сталь 5ХНВ востребованным материалом в различных отраслях промышленности.

Важно отметить: Данная информация носит ознакомительный характер. Для конкретного применения необходимо учитывать требования нормативной документации и консультироваться со специалистами.