Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная валковая 90ХФ

Сталь инструментальная валковая марки 90ХФ: описание, свойства и применение

Сталь 90ХФ относится к классу инструментальных валковых сталей, разработанных для изготовления прокатных валков, используемых в различных отраслях металлургической промышленности. Эта сталь сочетает в себе высокую прочность, износостойкость и устойчивость к термической усталости, что делает ее идеальным материалом для работы в условиях высоких нагрузок и температур.

Свойства стали 90ХФ

Сталь 90ХФ обладает уникальным сочетанием свойств, которые определяют ее пригодность для изготовления валков:

• Высокая прочность и твердость: Обеспечивают устойчивость к деформациям и износу в процессе прокатки.
• Устойчивость к термической усталости: Предотвращает образование трещин и разрушение валков при циклическом нагреве и охлаждении.
• Хорошая износостойкость: Продлевает срок службы валков, снижая затраты на их замену.
• Прокаливаемость: Обеспечивает равномерную твердость по сечению валка, что важно для его долговечности.
• Обрабатываемость: Позволяет изготавливать валки сложной формы с высокой точностью.

Химический состав стали 90ХФ

Химический состав стали 90ХФ строго регламентируется, чтобы обеспечить необходимые свойства. Основные элементы и их содержание в процентах по массе представлены в таблице:

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.85 - 0.95
Хром (Cr)	0.90 - 1.20
Марганец (Mn)	0.20 - 0.50
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Фосфор (P)	≤ 0.030
Сера (S)	≤ 0.030
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Никель (Ni)	≤ 0.35
Медь (Cu)	≤ 0.30

Расшифровка обозначения:

• 90 - указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0.90%).
• Х - указывает на наличие хрома в стали.
• Ф - указывает на наличие ванадия в стали.

Механические свойства стали 90ХФ

Механические свойства стали 90ХФ зависят от режима термической обработки. Типичные значения после закалки и отпуска представлены в таблице:

Свойство	Значение	Единицы измерения
Твердость после закалки и отпуска	58-62 HRC	HRC
Предел прочности (временное сопротивление)	880 - 1080	МПа
Предел текучести	680 - 880	МПа
Относительное удлинение	4 - 8	%
Относительное сужение	10 - 20	%
Ударная вязкость	15 - 30	Дж/см²

Физические свойства стали 90ХФ

Свойство	Значение	Единицы измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости	210	ГПа
Коэффициент линейного расширения (20-100°C)	11.5 x 10⁻⁶	1/°C
Теплопроводность	30	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость	460	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление	0.20	Ом·мм²/м

Области применения стали 90ХФ

Сталь 90ХФ широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам:

• Черная металлургия: Изготовление рабочих валков для горячей и холодной прокатки сортового, листового и трубного проката.
• Цветная металлургия: Производство валков для прокатки цветных металлов и сплавов.
• Машиностроение: Изготовление деталей, требующих высокой износостойкости и прочности, таких как штампы, пуансоны, матрицы.
• Производство подшипников: Изготовление колец и тел качения подшипников, работающих в условиях высоких нагрузок и температур.
• Производство инструмента: Изготовление режущего и измерительного инструмента.

Виды металлопроката из стали 90ХФ

Сталь 90ХФ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валков небольшого диаметра, осей, валов и других деталей.
• Поковка: Используется для изготовления крупных валков сложной формы.
• Плита: Используется для изготовления штампов, матриц и других плоских деталей.
• Полоса: Используется для изготовления режущего инструмента и других деталей.

ГОСТы, регламентирующие сталь 90ХФ и металлопрокат из нее

Сталь 90ХФ и металлопрокат из нее изготавливаются в соответствии со следующими ГОСТами:

• ГОСТ 5950-2000: Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. (Один из основных ГОСТов, устанавливающий требования к качеству и свойствам стали 90ХФ в виде сортового проката.)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения круглого проката из стали 90ХФ.)
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения калиброванного круглого проката из стали 90ХФ.)
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения полосового проката из стали 90ХФ.)
• ГОСТ 1133-71: Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения кованого проката из стали 90ХФ.)
• ГОСТ 801-78: Сталь подшипниковая. Технические условия. (Хотя сталь 90ХФ не является подшипниковой сталью, данный ГОСТ может использоваться как ориентир для контроля качества и некоторых свойств.)
• ГОСТ 103-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
• ГОСТ 1435-99: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия.
• ГОСТ 28473-90: Сталь. Метод рентгенофлуоресцентного анализа. (Метод анализа химического состава, используемый для контроля стали 90ХФ.)
• ГОСТ 7566-91: Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 90ХФ

Сталь 90ХФ используется на различных этапах производства металлопродукции и в машиностроительных цехах:

• Металлургическое производство:
  • Прокатные цеха: Изготовление валков для горячей и холодной прокатки. Валки из стали 90ХФ используются для придания формы металлу при высоких температурах (горячая прокатка) или для достижения высокой точности размеров и качества поверхности (холодная прокатка). Валки подвергаются интенсивным нагрузкам, термическому воздействию и износу.
• Машиностроительное производство:
  • Инструментальные цеха: Изготовление штампов, пуансонов, матриц и другого инструмента для обработки металлов давлением. Сталь 90ХФ обеспечивает необходимую твердость, износостойкость и прочность для работы с различными материалами.
  • Механические цеха: Изготовление деталей машин и механизмов, требующих высокой износостойкости и прочности.
  • Термические цеха: Проведение термической обработки заготовок и деталей из стали 90ХФ для достижения требуемых механических свойств. Включает в себя закалку (нагрев до высокой температуры с последующим быстрым охлаждением) и отпуск (нагрев до более низкой температуры для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности).

Более детально по операциям:

1. Заготовительные операции:
   • Резка: Разрезание проката стали 90ХФ на заготовки нужной длины с использованием ленточнопильных станков, дисковых пил или газовой резки.
   • Рубка: Разделение проката на части с помощью гильотинных ножниц.
2. Обработка давлением:
   • Ковка: Придание заготовке нужной формы с помощью кузнечных молотов или прессов.
   • Штамповка: Формирование деталей в штампах под действием давления. Инструмент (штампы, пуансоны) изготавливаются из стали 90ХФ.
3. Механическая обработка:
   • Точение: Обработка заготовок на токарных станках для придания им цилиндрической или конической формы.
   • Фрезерование: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских поверхностей, пазов, канавок и других элементов сложной формы.
   • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности размеров и шероховатости.
   • Сверление: Создание отверстий в заготовках с помощью сверл.
   • Растачивание: Увеличение диаметра существующих отверстий с помощью расточных резцов.
   • Зубонарезание: Нарезание зубьев на шестернях и зубчатых колесах. Инструмент для зубонарезания может изготавливаться из стали 90ХФ.
4. Термическая обработка:
   • Закалка: Нагрев стали до аустенитного состояния с последующим быстрым охлаждением (обычно в масле или воде) для получения мартенситной структуры, обеспечивающей высокую твердость.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры (обычно в пределах 150-600°C) для снижения внутренних напряжений, повышения пластичности и ударной вязкости.
   • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости и уменьшения твердости.
   • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для получения более однородной структуры и улучшения механических свойств.
5. Контроль качества:
   • Измерение твердости: Определение твердости стали с помощью твердомеров (Роквелла, Бринелля, Виккерса).
   • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали под микроскопом для определения фазового состава, размера зерна и наличия дефектов.
   • Химический анализ: Определение химического состава стали с помощью спектрального анализа.
   • Ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов (трещин, пор, включений) в заготовках и деталях.

Таким образом, сталь 90ХФ играет важную роль в различных отраслях промышленности, обеспечивая высокую надежность и долговечность оборудования и инструмента.