Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая 7Х3

Сталь инструментальная штамповая марки 7Х3: описание, свойства и применение

Сталь 7Х3 – это инструментальная штамповая сталь, широко используемая в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Она обладает высокой прочностью, износостойкостью, хорошей прокаливаемостью и относительно высокой вязкостью. Эти характеристики делают ее идеальным материалом для изготовления штампов, пресс-форм и другого инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок и температур.

Общая характеристика и обозначение

Сталь 7Х3 относится к группе инструментальных сталей, предназначенных для холодной и горячей деформации. Цифра "7" в обозначении указывает на примерное содержание углерода в сотых долях процента (0,7%), а буквы "Х" и "3" обозначают наличие хрома (Cr) в количестве около 3%. Такая комбинация элементов обеспечивает стали оптимальное сочетание твердости, прочности и износостойкости.

Химический состав

Химический состав стали 7Х3 строго регламентируется ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия". Ниже приведена таблица с указанием процентного содержания элементов:

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.65 - 0.75
Хром (Cr)	2.5 - 3.0
Марганец (Mn)	0.15 - 0.40
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Никель (Ni)	до 0.35
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030

• Углерод (C): Обеспечивает стали необходимую твердость и прочность после закалки.
• Хром (Cr): Повышает прокаливаемость, износостойкость и коррозионную стойкость.
• Марганец (Mn): Улучшает прокаливаемость, снижает хрупкость при закалке.
• Кремний (Si): Повышает прочность и упругость, улучшает жидкотекучесть при литье.
• Никель (Ni) и Медь (Cu): В небольших количествах улучшают механические свойства и коррозионную стойкость.
• Сера (S) и Фосфор (P): Являются вредными примесями, снижают пластичность и ударную вязкость.

Механические свойства

Механические свойства стали 7Х3 зависят от термической обработки и определяются ГОСТ 5950-2000. Ниже приведены типичные значения для различных состояний поставки:

После отжига (мягкое состояние):

• Твердость HB: 229-269 HB
• Предел прочности (σв): 880-980 МПа (приблизительно)
• Относительное удлинение (δ): 12-15% (приблизительно)
• Относительное сужение (ψ): 40-50% (приблизительно)

После закалки и отпуска (оптимальная твердость и прочность):

• Твердость HRC: 56-60 HRC (зависит от температуры отпуска)
• Предел прочности (σв): 1800-2200 МПа (приблизительно)
• Предел текучести (σт): 1500-1800 МПа (приблизительно)
• Ударная вязкость (KCU): 20-40 Дж/см² (зависит от температуры отпуска)

Расшифровка обозначений:

• HB: Твердость по Бринеллю (Brinell Hardness) – метод измерения твердости вдавливанием шарика.
• HRC: Твердость по Роквеллу (Rockwell Hardness C scale) – метод измерения твердости вдавливанием алмазного конуса.
• σв (sigma v): Предел прочности (Tensile Strength) – максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения.
• σт (sigma t): Предел текучести (Yield Strength) – напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться.
• δ (delta): Относительное удлинение (Elongation) – процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к исходной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ (psi): Относительное сужение (Reduction of Area) – процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к исходной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU: Ударная вязкость (Impact Toughness) – способность материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках. Измеряется в Дж/см².

Физические свойства

Физические свойства стали 7Х3, важные для ее применения, включают:

• Плотность: 7700 - 7800 кг/м³
• Модуль упругости: 200-210 ГПа
• Коэффициент линейного теплового расширения (α): 11.5-12.5 10⁻⁶ / °C (в диапазоне температур 20-100°C)
• Теплопроводность (λ): 25-30 Вт/(м*К)
• Удельная теплоемкость (с): 460-480 Дж/(кг*К)

Сферы применения

Сталь 7Х3 благодаря своим свойствам находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Основные сферы применения включают:

• Изготовление штампов: Штампы для холодной и горячей деформации металлов, используемые в кузнечно-прессовом производстве. Это могут быть штампы для высадки, чеканки, гибки, вытяжки и других операций. Высокая износостойкость обеспечивает длительный срок службы штампов.
• Пресс-формы: Пресс-формы для литья под давлением цветных сплавов (алюминий, цинк, магний). Сталь 7Х3 хорошо выдерживает термические нагрузки и обладает достаточной прочностью для работы с расплавленными металлами.
• Инструмент для обработки металлов давлением: Различные виды инструмента для обработки металлов давлением, такие как дорны, оправки, пуансоны, матрицы.
• Режущий инструмент: Небольшие по размерам режущие инструменты, требующие высокой твердости и износостойкости, например, метчики, плашки, сверла малых диаметров.
• Калибры: Калибры для контроля размеров деталей. Твердость и износостойкость стали 7Х3 обеспечивают точность и долговечность калибров.
• Инструмент для деревообработки: Ножи для деревообрабатывающих станков, пилы.
• Детали машин и механизмов: Ответственные детали машин и механизмов, работающие в условиях повышенного износа, например, кулачки, шестерни, валы.
• Производство подшипников: Иногда используется для изготовления колец и тел качения подшипников, работающих при невысоких скоростях и нагрузках.

Виды металлопроката

Сталь 7Х3 поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для широкого спектра задач:

• Круглые прутки: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления штампов, осей, валов и других деталей.
• Квадратные прутки: Используются для изготовления деталей прямоугольной формы, а также для последующей обработки на фрезерных и токарных станках.
• Полосы: Используются для изготовления штампов, ножей и других плоских деталей.
• Листы: Применяются для изготовления штампов больших размеров, а также для футеровки износостойких поверхностей.
• Поковки и штамповки: Заготовки сложной формы, изготовленные методом ковки или штамповки. Используются для изготовления деталей с высокими требованиями к прочности и надежности.

Соответствующие ГОСТы

Сталь 7Х3 и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 5950-2000: "Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия" - Основной ГОСТ, определяющий химический состав, механические свойства, сортамент и другие требования к стали 7Х3.
• ГОСТ 2590-2006: "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент" - Определяет размеры и предельные отклонения для круглых прутков.
• ГОСТ 2591-2006: "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент" - Определяет размеры и предельные отклонения для квадратных прутков.
• ГОСТ 4405-75: "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент" - Определяет размеры и предельные отклонения для полос.
• ГОСТ 7417-75: "Сталь калиброванная круглая. Сортамент" - Определяет размеры и предельные отклонения для калиброванных круглых прутков.
• ГОСТ 103-2006: "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент" - Определяет размеры и предельные отклонения для полосового проката.
• ГОСТ 1435-99: "Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия" - Может быть косвенно связан, если речь идет о требованиях к качеству поверхности и другим общим параметрам.
• ГОСТ 8479-70: "Поковки из конструкционной и инструментальной стали. Общие технические условия" - Регламентирует требования к поковкам из стали 7Х3.

Операции в цехах с использованием стали 7Х3

Сталь 7Х3 используется в различных операциях в цехах, где производится обработка металлов:

1. Заготовительный цех:
   • Резка: Прутки, полосы и листы стали 7Х3 разрезаются на заготовки нужной длины и формы с использованием ленточнопильных станков, гильотинных ножниц или абразивных кругов.
   • Рубка: Рубка металла на заготовки с помощью пневматических или гидравлических молотов.
2. Кузнечный цех:
   • Ковка: Заготовки стали 7Х3 подвергаются ковке на молотах или прессах для придания им необходимой формы. Ковка позволяет получить детали с улучшенной структурой и механическими свойствами.
   • Штамповка: Изготовление деталей сложной формы с помощью штампов на прессах. Сталь 7Х3 используется для изготовления штампов, работающих при высоких температурах.
3. Механический цех:
   • Токарная обработка: Заготовки стали 7Х3 обрабатываются на токарных станках для получения деталей с заданной геометрией и размерами. Выполняются операции обточки, расточки, нарезания резьбы.
   • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских поверхностей, пазов, канавок и других элементов.
   • Шлифовальная обработка: Окончательная обработка деталей на шлифовальных станках для достижения высокой точности размеров и шероховатости поверхности.
   • Сверление: Высверливание отверстий в деталях с помощью сверлильных станков.
   • Расточка: Увеличение диаметра отверстий с помощью расточных станков.
   • Нарезание резьбы: Нарезание внутренней и внешней резьбы на деталях с помощью метчиков и плашек.
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Используется для получения сложных форм и полостей в штампах и пресс-формах.
4. Термический цех:
   • Отжиг: Термическая обработка для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
   • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для получения высокой твердости.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снижения хрупкости и повышения вязкости. Температура отпуска влияет на окончательную твердость и механические свойства стали.
   • Нормализация: Термическая обработка для улучшения структуры стали.
5. Инструментальный цех:
   • Изготовление штампов и пресс-форм: Сталь 7Х3 является основным материалом для изготовления штампов и пресс-форм. В инструментальном цехе выполняются все операции по изготовлению, сборке и испытанию штампов и пресс-форм.
   • Ремонт и обслуживание штампов и пресс-форм: Инструментальный цех отвечает за ремонт и обслуживание штампов и пресс-форм, используемых в производстве.

 

Сталь 7Х3 является универсальной инструментальной штамповой сталью, обладающей хорошим сочетанием прочности, износостойкости и вязкости. Благодаря этому она широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок и температур. Правильный выбор режима термической обработки позволяет получить оптимальные механические свойства для конкретного применения. Знание свойств, областей применения и нормативной документации стали 7Х3 позволяет эффективно использовать этот материал для решения различных технических задач.