Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая 5Х2МНФ

Сталь инструментальная штамповая марки 5Х2МНФ: описание, свойства и применение

 

Сталь марки 5Х2МНФ относится к инструментальным штамповым сталям и широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря своей высокой прочности, износостойкости и жаростойкости. Эта сталь разработана для изготовления инструментов, работающих в условиях повышенных температур и высоких нагрузок, таких как штампы для горячей деформации, пресс-формы и другие виды оснастки.

 

Свойства стали 5Х2МНФ:

 

• Высокая прочность: Сталь обладает высокой прочностью и твердостью, что позволяет ей выдерживать значительные механические нагрузки без деформации и разрушения.
• Износостойкость: Благодаря наличию в составе легирующих элементов, таких как хром и молибден, сталь обладает высокой износостойкостью, что продлевает срок службы инструментов, изготовленных из нее.
• Жаростойкость: Сталь сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает ее пригодной для использования в инструментах для горячей деформации металлов.
• Прокаливаемость: Сталь имеет хорошую прокаливаемость, что позволяет получать высокую твердость на значительной глубине при закалке.
• Теплостойкость: Сталь устойчива к отпуску при нагреве, что позволяет использовать ее для изготовления инструментов, работающих при повышенных температурах.
• Умеренная деформируемость: Сталь поддается обработке давлением, что позволяет изготавливать из нее детали сложной формы.
• Стойкость к образованию окалины: Сталь обладает стойкостью к образованию окалины при высоких температурах, что важно для инструментов, работающих в условиях горячей деформации.

 

 

Химический состав стали 5Х2МНФ (ГОСТ 5950-2000):

 

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.45 - 0.55
Хром (Cr)	4.5 - 5.5
Марганец (Mn)	0.2 - 0.5
Кремний (Si)	0.2 - 0.5
Никель (Ni)	0.8 - 1.2
Молибден (Mo)	0.9 - 1.2
Ванадий (V)	0.15 - 0.3
Сера (S)	≤ 0.03
Фосфор (P)	≤ 0.03
Медь (Cu)	≤ 0.3

 

Расшифровка обозначения:

• 5 - содержание углерода около 0.5% (умножаем на 100).
• Х - указывает на наличие хрома (Cr).
• 2 - содержание хрома около 2%.
• М - указывает на наличие молибдена (Mo).
• Н - указывает на наличие никеля (Ni).
• Ф - указывает на наличие ванадия (V).

 

 

Механические свойства стали 5Х2МНФ (ГОСТ 5950-2000):

 

Механические свойства стали 5Х2МНФ зависят от режима термической обработки. Ниже приведены типичные значения для закаленной и отпущенной стали:

 

Свойство	Значение	Единица измерения
Твердость (HRC)	52-58	HRC
Предел прочности (σв)	1670-1960	МПа
Предел текучести (σт)	1470-1760	МПа
Относительное удлинение (δ)	5-10	%
Относительное сужение (ψ)	15-30	%
Ударная вязкость (KCU)	20-40	Дж/см²

 

• HRC (Rockwell Hardness C scale) - твердость по Роквеллу, шкала C. Определяется вдавливанием алмазного конуса под определенной нагрузкой.
• σв (Предел прочности) - максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения.
• σт (Предел текучести) - напряжение, при котором материал начинает необратимо деформироваться.
• δ (Относительное удлинение) - процентное увеличение длины образца после разрыва относительно его первоначальной длины. Характеризует пластичность материала.
• ψ (Относительное сужение) - процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва относительно его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU (Ударная вязкость) - энергия, необходимая для разрушения образца с надрезом при ударном воздействии. Характеризует сопротивление материала хрупкому разрушению.

 

 

Физические свойства стали 5Х2МНФ:

 

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7800	кг/м³
Модуль упругости	210	ГПа
Коэффициент линейного теплового расширения (20-100°C)	11.5 x 10⁻⁶	1/°C
Теплопроводность	29	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	460	Дж/(кг·°C)

 

• Плотность - масса вещества в единице объема.
• Модуль упругости - мера жесткости материала, характеризующая его сопротивление деформации при растяжении или сжатии.
• Коэффициент линейного теплового расширения - изменение размеров материала при изменении температуры.
• Теплопроводность - способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость - количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы вещества на один градус.

 

 

Сферы применения стали 5Х2МНФ:

 

Сталь 5Х2МНФ широко применяется для изготовления инструментов, работающих в условиях повышенных температур и высоких нагрузок. Основные области применения:

 

• Штампы горячей деформации: Для ковки, штамповки, высадки на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) деталей из углеродистых и легированных сталей. Например, для изготовления поковок автомобильных деталей, валов, шестерен и других изделий.
• Пресс-формы для литья под давлением: Для изготовления деталей из цветных металлов и сплавов, таких как алюминий, цинк, магний. Пресс-формы из стали 5Х2МНФ обеспечивают высокую точность и долговечность при производстве сложных деталей.
• Инструмент для выдавливания: Пуансоны и матрицы для выдавливания различных профилей из стали и цветных металлов.
• Оправки и дорны: Для горячей прошивки труб и других полых изделий.
• Ролики для горячей прокатки: Для производства сортового проката и труб.
• Ножи для горячей резки металла: Для резки заготовок и готовых изделий из стали.
• Детали крепежа: Высокопрочные болты, гайки и другие крепежные элементы, работающие в условиях высоких температур.
• Измерительный инструмент: Калибры, шаблоны и другие измерительные инструменты, требующие высокой износостойкости и стабильности размеров.
• Кузнечные штампы: Для ручной и машинной ковки.

 

 

Виды металлопроката из стали 5Х2МНФ:

 

Сталь 5Х2МНФ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления различных деталей и заготовок.
• Поковка: Заготовка, полученная методом ковки, имеет более высокую плотность и однородность структуры по сравнению с литым материалом.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей прямоугольной формы.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, штампов и других плоских деталей.
• Лист: Используется для изготовления штампов, пресс-форм и других крупных деталей.

 

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 5Х2МНФ и металлопрокат из нее:

 

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная. Общие технические условия. Этот ГОСТ определяет химический состав, механические свойства и другие требования к инструментальной стали, включая 5Х2МНФ.
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. Этот ГОСТ определяет размеры и предельные отклонения для стального горячекатаного круглого проката.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. Этот ГОСТ определяет размеры и предельные отклонения для стального горячекатаного квадратного проката.
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. Этот ГОСТ определяет размеры и предельные отклонения для полос из инструментальной стали.
• ГОСТ 7417-75: Круги стальные калиброванные. Сортамент. Этот ГОСТ определяет размеры и предельные отклонения для стальных калиброванных кругов.
• ГОСТ 8479-70: Поковки из конструкционной и инструментальной стали. Общие технические условия. Этот ГОСТ определяет требования к поковкам из стали, включая 5Х2МНФ.
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент. Этот ГОСТ определяет размеры и предельные отклонения для кованой стали круглого и квадратного сечения.

 

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 5Х2МНФ:

 

В различных цехах металлургических и машиностроительных предприятий сталь 5Х2МНФ используется на различных этапах производства:

• Кузнечный цех: Изготовление поковок штампов и других заготовок для инструментов методом горячей ковки.
• Инструментальный цех: Изготовление штампов, пресс-форм, ножей и других инструментов.
• Термический цех: Проведение термической обработки (закалка, отпуск) для придания стали необходимых механических свойств.
• Механический цех: Обработка заготовок на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, шлифовальных) для придания им окончательной формы и размеров.
• Литейный цех: Изготовление пресс-форм для литья под давлением цветных металлов.
• Цех горячей штамповки: Использование штампов из стали 5Х2МНФ для производства деталей методом горячей штамповки.
• Ремонтный цех: Изготовление и ремонт инструмента для нужд предприятия.

 

Технологические операции с использованием стали 5Х2МНФ:

 

• Ковка: Горячая пластическая деформация металла для придания ему заданной формы.
• Штамповка: Формообразование деталей путем деформации металла в штампах.
• Резка: Разделение металла на части с помощью различных режущих инструментов.
• Токарная обработка: Обработка вращающейся заготовки режущим инструментом для придания ей цилиндрической или конической формы.
• Фрезерная обработка: Обработка заготовки вращающимся многолезвийным инструментом для получения плоских или фасонных поверхностей.
• Шлифование: Финишная обработка поверхности абразивным инструментом для достижения высокой точности и гладкости.
• Закалка: Термическая обработка, заключающаяся в нагреве стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности.
• Отпуск: Термическая обработка, заключающаяся в нагреве закаленной стали до определенной температуры с последующим охлаждением для снижения внутренних напряжений и повышения пластичности.
• Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Обработка металла электрическими разрядами для получения сложных форм и высокой точности.
• Термическая обработка в защитной атмосфере: Проведение закалки и отпуска в контролируемой атмосфере для предотвращения окисления поверхности стали.

 

В заключение, сталь 5Х2МНФ является важным материалом для различных отраслей промышленности благодаря своим уникальным свойствам и широкому спектру применения. Правильный выбор режима термической обработки и технологии обработки позволяет получить инструменты и детали, обладающие высокой надежностью и долговечностью. Использование данной стали регламентируется различными ГОСТами, что обеспечивает стабильность качества и соответствие требованиям нормативной документации.