Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 9ХФ

Сталь инструментальная легированная 9ХФ: описание, свойства, применение

Инструментальная легированная сталь 9ХФ – это высококачественная сталь, предназначенная для изготовления инструментов, работающих в условиях повышенного износа и умеренных ударных нагрузок. Благодаря своему химическому составу и специальной термической обработке, сталь 9ХФ обладает оптимальным сочетанием твердости, прочности, износостойкости и вязкости. Это делает ее незаменимой в различных отраслях промышленности для производства широкого спектра инструментов и оснастки.

Свойства стали 9ХФ

Сталь 9ХФ характеризуется следующими ключевыми свойствами:

• Высокая твердость: Обеспечивает стойкость режущей кромки инструмента и его способность обрабатывать твердые материалы. После закалки и отпуска сталь достигает высокой твердости, необходимой для эффективной работы.
• Износостойкость: Легирующие элементы в составе стали, такие как хром и вольфрам, формируют карбиды, повышающие сопротивление абразивному износу. Это позволяет инструментам из стали 9ХФ сохранять свои режущие свойства в течение длительного времени.
• Прочность: Сталь 9ХФ обладает достаточной прочностью, чтобы выдерживать значительные нагрузки, возникающие при обработке материалов.
• Вязкость: Наличие марганца и кремния в составе стали способствует повышению вязкости, что предотвращает хрупкое разрушение инструмента при ударных нагрузках.
• Незначительная деформация при закалке: Специальный химический состав и режимы термической обработки позволяют минимизировать деформации инструмента в процессе закалки, что упрощает дальнейшую обработку и обеспечивает высокую точность готовых изделий.
• Умеренная теплостойкость: Сталь 9ХФ сохраняет свои режущие свойства при нагреве до умеренных температур (до 200-250 °C), что позволяет использовать ее для обработки материалов с выделением тепла.

Химический состав стали 9ХФ

Химический состав стали 9ХФ строго регламентируется ГОСТ 5950-2000 и представлен в таблице ниже:

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.85 - 0.95
Хром (Cr)	0.90 - 1.20
Вольфрам (W)	0.90 - 1.20
Кремний (Si)	0.15 - 0.35
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Никель (Ni)	≤ 0.40
Медь (Cu)	≤ 0.30
Сера (S)	≤ 0.030
Фосфор (P)	≤ 0.030
Ванадий (V)	≤ 0.20

Расшифровка обозначения стали 9ХФ:

• 9 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента, т.е. около 0,9% углерода.
• Х – указывает на наличие хрома как легирующего элемента.
• Ф – указывает на наличие вольфрама как легирующего элемента.

Механические свойства стали 9ХФ

Механические свойства стали 9ХФ зависят от режима термической обработки. Типичные значения после закалки и отпуска:

Свойство	Значение
Твердость (HRC)	62-66
Предел прочности при изгибе (σизг), МПа	2500-3000
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	20-40

Физические свойства стали 9ХФ

Свойство	Значение
Плотность, кг/м³	7750
Температура ковки, °C	850-1050
Температура критических точек, °C	Ac1 = 730, Ac3 = 770, Ar1 = 690, Ar3 = 730
Теплопроводность, Вт/(м*К)	29
Удельная теплоемкость, Дж/(кг*К)	460
Коэффициент линейного расширения, 1/°C	11.5 x 10⁻⁶
Модуль упругости, ГПа	210

Области применения стали 9ХФ

Сталь 9ХФ широко используется для изготовления инструментов, работающих в условиях повышенного износа и умеренных ударных нагрузок. К основным областям применения относятся:

• Деревообрабатывающая промышленность:
  • Пилы для обработки древесины (ленточные, дисковые).
  • Фрезы для обработки дерева (профильные, концевые).
  • Ножи для фуганков и рейсмусов.
  • Стамески, долота.
• Металлообрабатывающая промышленность:
  • Метчики и плашки для нарезания резьбы.
  • Развертки для обработки отверстий.
  • Кернеры, зубила.
  • Инструмент для холодной обработки металла.
• Производство штампов и пресс-форм:
  • Пуансоны и матрицы для холодной штамповки.
  • Пресс-формы для литья пластмасс под давлением (для деталей, не требующих высокой износостойкости).
• Сельское хозяйство:
  • Ножи для почвообрабатывающих машин.
  • Детали сельскохозяйственного оборудования, подверженные износу.
• Полиграфическая промышленность:
  • Ножи для резки бумаги и картона.
• Медицинская промышленность:
  • Хирургический инструмент (специализированный).

Виды металлопроката из стали 9ХФ

Сталь 9ХФ поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет подобрать оптимальную заготовку для изготовления конкретного инструмента:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления широкого спектра инструментов.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, пил, штампов.
• Квадрат: Применяется для изготовления зубил, кернеров, оправок.
• Лист: Используется для изготовления штампов, матриц, деталей сложной формы.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы, требующих высокой прочности.

ГОСТы, регламентирующие сталь 9ХФ и металлопрокат из нее

Сталь 9ХФ и металлопрокат из нее регламентируются следующими ГОСТами:

• ГОСТ 5950-2000. Прутки, полосы, мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. (Определяет химический состав, механические свойства, требования к качеству поверхности и другие характеристики стали 9ХФ).
• ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для круглого проката).
• ГОСТ 4405-75. Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для полосового проката).
• ГОСТ 2591-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для квадратного проката).
• ГОСТ 1435-99. Прутки, полосы из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. ( Устанавливает требования к качеству поверхности, макроструктуре, микроструктуре, механическим свойствам и другим характеристикам прутков и полос из инструментальной стали).
• ГОСТ 7417-75. Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для калиброванного круглого проката).
• ГОСТ 8560-78. Сталь калиброванная шестигранная. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для калиброванного шестигранного проката).
• ГОСТ 1051-73. Сталь калиброванная квадратная. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для калиброванного квадратного проката).

Операции в цехах, использующих сталь 9ХФ

Сталь 9ХФ применяется в различных операциях в цехах металлообрабатывающей, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. Основные этапы производства инструментов и деталей из стали 9ХФ включают:

1. Подготовка заготовки: Выбор необходимого вида металлопроката (круг, полоса, квадрат и т.д.) и его резка на заготовки требуемого размера. В зависимости от типа производства и размеров заготовок используются различные методы резки:
   • Механическая резка: Использование ленточнопильных станков, дисковых пил, гильотинных ножниц.
   • Термическая резка: Использование газовой или плазменной резки (для толстых заготовок).
   • Абразивная резка: Использование абразивных кругов (для точной резки).
2. Механическая обработка: Придание заготовке требуемой формы и размеров с помощью различных методов обработки:
   • Токарная обработка: Для обработки вращающихся деталей (валы, оси, диски).
   • Фрезерная обработка: Для обработки плоских и фасонных поверхностей.
   • Шлифовальная обработка: Для достижения высокой точности и гладкости поверхности.
   • Сверление, растачивание, зенкерование: Для получения отверстий требуемого диаметра и формы.
   • Нарезание резьбы: Для получения резьбовых соединений (метчиками, плашками).
3. Термическая обработка: Закалка и отпуск для достижения необходимой твердости, прочности и износостойкости. Этот процесс является ключевым для получения требуемых свойств инструмента:
   • Закалка: Нагрев стали до температуры аустенизации (800-850 °C) и быстрое охлаждение в масле или воде.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до температуры 150-200 °C для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости.
4. Финишная обработка:
   • Шлифование и полирование: Для улучшения качества поверхности и достижения необходимой шероховатости.
   • Заточка режущей кромки: Для придания инструменту режущих свойств (для ножей, пил, фрез).
   • Нанесение защитных покрытий: Для повышения коррозионной стойкости и износостойкости (например, хромирование, нитрирование).
5. Контроль качества: Проверка размеров, твердости, структуры и других параметров готового изделия на соответствие требованиям ГОСТов и технических условий.

Примеры операций в различных цехах:

• Механический цех: Изготовление метчиков и плашек. Заготовка (круглый прокат) подвергается токарной обработке для придания формы, затем нарезается резьба, производится закалка и отпуск, шлифование и контроль качества.
• Деревообрабатывающий цех: Изготовление ножей для фуганков. Заготовка (полосовой прокат) подвергается фрезерной обработке для формирования режущей кромки, производится закалка и отпуск, заточка и контроль качества.
• Инструментальный цех: Изготовление штампов для холодной штамповки. Заготовка (листовой прокат) подвергается фрезерной и шлифовальной обработке для придания формы, производится закалка и отпуск, полирование и контроль качества.
• Цех металлоконструкций: Изготовление зубил и кернеров. Заготовка (круглый или квадратный прокат) подвергается ковке для придания формы, производится закалка и отпуск, шлифование и контроль качества.

 

Сталь 9ХФ – это универсальная инструментальная легированная сталь, обладающая оптимальным сочетанием свойств для изготовления широкого спектра инструментов и оснастки. Благодаря высокой твердости, износостойкости, прочности и вязкости, сталь 9ХФ обеспечивает надежную и долговечную работу инструментов в различных отраслях промышленности. Знание свойств, характеристик и областей применения стали 9ХФ позволяет правильно выбрать материал для изготовления конкретного инструмента, обеспечивая его высокую эффективность и длительный срок службы.