Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 9ХФМ

Сталь инструментальная легированная 9ХФМ: описание, свойства, применение

Сталь 9ХФМ – это инструментальная легированная сталь, предназначенная для изготовления режущего, деформирующего и измерительного инструмента, работающего при умеренных температурах. Она сочетает в себе высокую износостойкость, прокаливаемость и хорошую обрабатываемость, что делает ее востребованной в различных отраслях промышленности.

Свойства стали 9ХФМ:

• Высокая износостойкость: Легирующие элементы, такие как хром, вольфрам и молибден, образуют твердые карбиды, которые повышают сопротивление стали абразивному износу. Это особенно важно для инструментов, работающих в условиях интенсивного трения и высоких нагрузок.
• Прокаливаемость: Сталь 9ХФМ обладает хорошей прокаливаемостью, что позволяет получать равномерную твердость по сечению даже крупных инструментов. Это достигается благодаря наличию хрома, марганца и других легирующих элементов, которые замедляют распад аустенита при охлаждении.
• Обрабатываемость: Несмотря на высокую прочность, сталь 9ХФМ хорошо поддается механической обработке в отожженном состоянии. Это упрощает изготовление сложных форм инструмента и снижает трудоемкость производства.
• Теплостойкость: Сталь 9ХФМ сохраняет свои механические свойства при нагреве до умеренных температур (до 200-250 °C). Это позволяет использовать инструменты из этой стали для обработки материалов с повышенным сопротивлением резанию.
• Стабильность размеров: После термической обработки сталь 9ХФМ обладает хорошей стабильностью размеров, что важно для изготовления прецизионного инструмента.

Химический состав стали 9ХФМ (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.85 - 0.95
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Марганец (Mn)	0.30 - 0.60
Хром (Cr)	0.90 - 1.20
Никель (Ni)	до 0.40
Вольфрам (W)	1.20 - 1.60
Молибден (Mo)	0.15 - 0.30
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030

Расшифровка обозначения стали 9ХФМ:

• 9: Среднее содержание углерода около 0.9%.
• Х: Обозначает наличие хрома (Cr) как легирующего элемента.
• Ф: Обозначает наличие вольфрама (W) как легирующего элемента.
• М: Обозначает наличие молибдена (Mo) как легирующего элемента.

Механические свойства стали 9ХФМ (в зависимости от режима термообработки):

Механические свойства стали 9ХФМ значительно варьируются в зависимости от режима термообработки (закалка и отпуск). Приводятся примерные значения для ознакомления. Точные данные необходимо уточнять по справочникам и нормативной документации.

• Твердость после закалки и отпуска: HRC 60-64 (в зависимости от температуры отпуска)
• Предел прочности (временное сопротивление): 1800 - 2200 МПа (после закалки и низкого отпуска)
• Предел текучести: 1600 - 2000 МПа (после закалки и низкого отпуска)
• Относительное удлинение: 4 - 8 % (после закалки и низкого отпуска)
• Относительное сужение: 10 - 20 % (после закалки и низкого отпуска)
• Ударная вязкость: 15 - 30 Дж/см² (после закалки и низкого отпуска)

Физические свойства стали 9ХФМ:

• Плотность: 7740 кг/м³
• Модуль упругости: 210 ГПа
• Коэффициент линейного расширения: 11.7 * 10⁻⁶ / °C (в диапазоне 20-100°C)
• Теплопроводность: 24 Вт/(м*К)
• Удельная теплоемкость: 460 Дж/(кг*К)
• Электрическое сопротивление: 0.24 мкОм*м

Сферы применения стали 9ХФМ:

Сталь 9ХФМ широко используется для изготовления различного инструмента, работающего в условиях повышенного износа и умеренных температур. Основные области применения:

• Режущий инструмент:
  • Метчики и плашки для нарезания резьбы (особенно для обработки цветных металлов и пластмасс).
  • Фрезы для обработки дерева, пластмасс и цветных металлов.
  • Развертки.
  • Зенковки.
  • Сверла (для специальных применений).
  • Ножи для гильотинных ножниц (для резки тонколистового металла).
• Деформирующий инструмент:
  • Пуансоны и матрицы для холодной штамповки (тонколистовой).
  • Калибры.
  • Волоки для протяжки проволоки.
  • Ролики для накатки резьбы.
• Измерительный инструмент:
  • Концевые меры длины.
  • Резьбовые калибры.
  • Шаблоны.
  • Инструмент для контроля поверхностей.
• Другие применения:
  • Детали быстроизнашивающихся механизмов.
  • Некоторые виды подшипников качения (в условиях умеренных температур и нагрузок).

Виды металлопроката из стали 9ХФМ:

Сталь 9ХФМ поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления широкого спектра инструмента.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, штампов и других плоских деталей.
• Квадрат: Применяется для изготовления калибров, оправок и других деталей квадратной формы.
• Лист: Используется для изготовления штампов и других плоских деталей большого размера.
• Поковки: Используются для изготовления крупных и сложных деталей, требующих высокой прочности.
• Трубы: Используются в редких случаях, когда требуется высокая износостойкость и прочность в сочетании с полой формой.

ГОСТы, регламентирующие сталь 9ХФМ и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия." - Основной ГОСТ, определяющий химический состав, механические свойства и другие требования к стали 9ХФМ.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент." - Определяет сортамент круглого проката.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент." - Определяет сортамент полосового проката.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент." - Определяет сортамент квадратного проката.
• ГОСТ 103-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент." - Определяет сортамент полосового проката.
• ГОСТ 1435-99 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия." - (Хотя и не относится напрямую к легированной стали, может содержать информацию о методах контроля качества).
• ГОСТ 7566-2018 "Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение." - Общие требования к приемке, маркировке, упаковке, транспортированию и хранению металлопродукции.

Операции в цехах, производящих продукцию с использованием стали 9ХФМ:

Использование стали 9ХФМ в производстве инструментов и деталей включает в себя следующие основные операции, выполняемые в различных цехах:

1. Заготовительный цех:
   • Резка: Резка металлопроката на заготовки нужной длины и размера (ленточнопильные станки, гильотины, абразивная резка).
   • Рубка: Рубка сортового проката (только для небольших размеров и простых форм).
2. Механический цех (или цех металлообработки):
   • Токарная обработка: Формирование цилиндрических и конических поверхностей на токарных станках (черновая и чистовая обработка).
   • Фрезерная обработка: Формирование плоских, фасонных поверхностей, пазов и канавок на фрезерных станках.
   • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности размеров и шероховатости поверхности на шлифовальных станках (плоское, круглое, внутреннее шлифование).
   • Сверление: Получение отверстий на сверлильных станках.
   • Расточка: Увеличение диаметра отверстий на расточных станках.
   • Зуборезные работы: Нарезание зубьев на шестернях, фрезах и других зубчатых деталях (зубофрезерные, зубодолбежные станки).
   • Резьбонарезание: Нарезание резьбы на метчиках, плашках, болтах и других деталях (токарные, резьбонарезные станки).
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Обработка деталей сложной формы и высокой твердости, особенно для изготовления штампов и пресс-форм (проволочная и прошивочная ЭЭО).
3. Термический цех:
   • Отжиг: Снятие внутренних напряжений и улучшение обрабатываемости стали (часто применяется перед механической обработкой).
   • Закалка: Повышение твердости и износостойкости стали путем нагрева до определенной температуры и быстрого охлаждения (обычно в масле или воде).
   • Отпуск: Снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и снижение хрупкости закаленной стали (низкий отпуск для повышения твердости, средний и высокий отпуск для повышения вязкости).
   • Нормализация: Улучшение структуры стали и повышение ее механических свойств.
4. Контроль качества (ОТК):
   • Визуальный контроль: Проверка деталей на наличие дефектов поверхности (трещины, царапины, сколы).
   • Измерительный контроль: Контроль размеров и формы деталей с использованием измерительного инструмента (штангенциркули, микрометры, калибры).
   • Контроль твердости: Определение твердости стали после термической обработки (твердомеры Роквелла, Бринелля, Виккерса).
   • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для оценки качества термической обработки и выявления дефектов.
   • Неразрушающий контроль (НК): Выявление внутренних дефектов без разрушения детали (ультразвуковой контроль, магнитопорошковый контроль, рентгеновский контроль).
5. Слесарный цех (или участок доводки):
   • Слесарная обработка: Подгонка деталей, снятие заусенцев, притирка и доводка поверхностей.
   • Сборка: Сборка отдельных деталей в узлы и механизмы.
6. Инструментальный цех (в случае изготовления инструмента):
   • Заточка: Заточка режущих кромок инструмента (резцы, фрезы, сверла).
   • Доводка: Доводка режущих кромок инструмента для достижения высокой точности и шероховатости поверхности.
7. Цех покрытий (опционально):
   • Нанесение защитных покрытий: Нанесение покрытий для повышения износостойкости, коррозионной стойкости и улучшения других свойств (например, нитрид титана, хромирование).

Важно отметить:

• Конкретный набор операций и технологические режимы зависят от типа изготавливаемого изделия, требований к его качеству и имеющегося оборудования.
• Правильный выбор режима термической обработки является ключевым фактором для достижения требуемых механических свойств стали 9ХФМ.
• Соблюдение технологической дисциплины и использование качественного оборудования обеспечивают получение высококачественных изделий из стали 9ХФМ.