Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая 8Х3

Сталь инструментальная штамповая марки 8Х3
: описание, свойства и применение

Сталь 8Х3 – это инструментальная штамповая сталь, широко используемая в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам и характеристикам. Она относится к группе легированных сталей, обладающих высокой твердостью, износостойкостью и прочностью. Марка 8Х3 нашла широкое применение в изготовлении инструментов для холодной деформации, таких как штампы, пуансоны, матрицы и другие детали, работающие в условиях интенсивного износа и высоких нагрузок.

Свойства стали 8Х3:

• Высокая твердость и износостойкость: Обеспечиваются высоким содержанием углерода и легирующих элементов, таких как хром и вольфрам. Это позволяет инструменту сохранять свои режущие и деформирующие свойства в течение длительного времени.
• Хорошая прокаливаемость: Сталь 8Х3 хорошо прокаливается на воздухе или в масле, что обеспечивает получение однородной твердости по всему сечению изделия.
• Умеренная теплостойкость: Сталь сохраняет свои свойства при нагреве до умеренных температур, что позволяет использовать ее для изготовления инструментов, работающих с нагретыми заготовками.
• Невысокая деформационная стойкость: Склонность к деформации при высоких температурах ограничивает применение стали для горячей деформации.
• Относительная сложность обработки: Высокая твердость стали затрудняет ее обработку резанием в закаленном состоянии.

Химический состав стали 8Х3 (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.75 - 0.85
Хром (Cr)	2.50 - 3.00
Марганец (Mn)	0.20 - 0.45
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Никель (Ni)	до 0.40
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030

Механические свойства стали 8Х3:

Механические свойства стали 8Х3 зависят от режима термообработки. Приведем примерные значения для закаленной и отпущенной стали:

• Твердость:
  • После закалки: 62-66 HRC
  • После отпуска (200-300°C): 58-62 HRC
• Предел прочности (временное сопротивление разрыву), σ_в: Около 2000-2500 МПа (в зависимости от режима термообработки)
• Предел текучести, σ_т: Около 1500-2000 МПа (в зависимости от режима термообработки)
• Относительное удлинение при разрыве, δ: 2-5 %
• Относительное сужение, ψ: 5-10 %
• Ударная вязкость, KCU: 10-30 Дж/см²

Физические свойства стали 8Х3:

• Плотность: 7750 кг/м³
• Модуль упругости: 210 ГПа
• Коэффициент линейного расширения:
  • 11.5 x 10^-6 /°C (20-100°C)
  • 12.5 x 10^-6 /°C (20-500°C)
• Теплопроводность: 29 Вт/(м·°C)
• Удельная теплоемкость: 460 Дж/(кг·°C)
• Электрическое сопротивление: 0.25 Ом·мм²/м

Расшифровка обозначений:

• 8: Содержание углерода около 0.8% (умножается на 10).
• Х: Обозначение хрома (Cr) как легирующего элемента.
• 3: Содержание хрома около 3%.

Сферы применения стали 8Х3:

Сталь 8Х3 широко применяется в различных отраслях промышленности для изготовления инструментов, работающих в условиях холодной деформации. Основные области применения:

• Машиностроение:
  • Штампы для холодной штамповки (вырубные, пробивные, гибочные, вытяжные и др.).
  • Пуансоны и матрицы.
  • Калибры и измерительный инструмент.
  • Ролики для холодной прокатки.
• Инструментальное производство:
  • Метчики и плашки для нарезания резьбы.
  • Развертки и протяжки.
  • Инструмент для обработки дерева.
• Автомобильная промышленность:
  • Штампы для изготовления кузовных деталей.
  • Инструмент для производства деталей двигателя и трансмиссии.
• Производство крепежа:
  • Штампы для изготовления болтов, гаек, винтов и других крепежных элементов.
• Производство бытовой техники:
  • Штампы для изготовления деталей корпуса и внутренних элементов.
• Медицинская промышленность:
  • Хирургический инструмент (требуется специальная обработка и контроль качества).
• Полиграфия:
  • Ножи для резки бумаги и картона.
  • Штампы для высечки.

Виды металлопроката из стали 8Х3:

Сталь 8Х3 поставляется в виде различных видов металлопроката, в зависимости от требований к конечному изделию:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления различных инструментов и деталей.
• Полоса: Применяется для изготовления штампов, ножей и других плоских изделий.
• Квадрат: Используется в качестве заготовки для изготовления инструмента.
• Лист: Применяется для изготовления крупных штампов и других плоских деталей.
• Поковка: Используется для изготовления крупных и сложных деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Проволока: Используется для изготовления пружин, мелких инструментов и других изделий.

ГОСТы, регламентирующие сталь 8Х3 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная. Общие технические условия. (Определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали 8Х3).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Регламентирует размеры и допуски для круглого проката).
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Регламентирует размеры и допуски для полосового проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Регламентирует размеры и допуски для квадратного проката).
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Регламентирует размеры и допуски для калиброванного круглого проката).
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. (Регламентирует размеры и допуски для полосового проката).
• ГОСТ 1435-99: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. (Не относится напрямую к 8Х3, но может содержать общие требования к инструментальной стали).
• ГОСТ 1577-93: Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной и качественной стали. Общие технические условия. (Не относится напрямую к 8Х3, но может содержать общие требования к толстолистовому прокату).
• Другие ГОСТы: В зависимости от конкретного применения стали 8Х3 могут использоваться и другие ГОСТы, регламентирующие требования к готовым изделиям (штампам, пуансонам, матрицам и т.д.).

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 8Х3:

Сталь 8Х3 используется на различных этапах производства в цехах машиностроительных и инструментальных предприятий. Основные операции:

1. Заготовительный цех:
   • Резка: Раскрой металлопроката (круга, полосы, листа) на заготовки требуемого размера. Используются ленточнопильные станки, гильотины, абразивные круги.
   • Ковка и штамповка (при необходимости): Формирование заготовок сложной формы из нагретого металла.
2. Механический цех:
   • Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для придания им требуемой формы и размеров. Выполняются операции обточки, подрезки, сверления, нарезания резьбы.
   • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для создания плоских поверхностей, пазов, канавок и других элементов.
   • Шлифовальная обработка: Доводка поверхностей до требуемой шероховатости и точности размеров.
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Используется для создания сложных контуров и полостей в закаленной стали.
   • Сверление: Создание отверстий различного диаметра.
   • Расточка: Увеличение диаметра существующих отверстий с высокой точностью.
3. Термический цех:
   • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры (обычно 840-870°C) с последующим быстрым охлаждением в масле или на воздухе для получения высокой твердости.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры (обычно 200-300°C) для снижения хрупкости и повышения вязкости. Выбор температуры отпуска влияет на конечную твердость и другие механические свойства стали.
   • Нормализация: Нагрев стали до температуры закалки с последующим охлаждением на воздухе для снятия внутренних напряжений.
   • Отжиг: Нагрев стали до высокой температуры с медленным охлаждением для снижения твердости и улучшения обрабатываемости.
4. Контроль качества (ОТК):
   • Измерение твердости: Определение твердости стали после термообработки с использованием твердомеров Роквелла (HRC).
   • Контроль размеров и геометрии: Проверка соответствия размеров и геометрии изделия требованиям чертежей.
   • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для оценки качества термообработки и наличия дефектов.
   • Неразрушающий контроль: Выявление внутренних дефектов (трещин, пор) с использованием ультразвукового контроля (УЗК) или магнитопорошкового контроля (МПК).
5. Инструментальный цех (если это инструментальное производство):
   • Сборка и доводка инструмента: Сборка деталей инструмента, подгонка и доводка рабочих поверхностей.
   • Заточка и переточка инструмента: Восстановление режущих свойств инструмента путем заточки или переточки.
6. Штамповочный цех (если изготавливаются штампованные изделия):
   • Холодная штамповка: Формирование деталей из листового металла или заготовок с использованием штампов из стали 8Х3. Выполняются операции вырубки, пробивки, гибки, вытяжки и др.

Таким образом, сталь 8Х3 является важным материалом для многих производственных процессов и обеспечивает изготовление высококачественного инструмента и деталей, работающих в условиях интенсивного износа и высоких нагрузок. Правильный выбор режима термообработки и технологических операций позволяет максимально реализовать потенциал этой стали и обеспечить долговечность и надежность изделий.