Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная ХВ4Ф

Сталь инструментальная легированная ХВ4Ф: описание, свойства, применение

Сталь марки ХВ4Ф относится к категории конструкционных легированных сталей, обладающих особыми свойствами благодаря своему химическому составу и термической обработке. Эта сталь нашла широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей высокой прочности, износостойкости и способности сохранять свои свойства при повышенных температурах.

Химический состав стали ХВ4Ф

Химический состав стали ХВ4Ф строго регламентируется соответствующими стандартами. Присутствие легирующих элементов в определенной пропорции обеспечивает стали необходимые характеристики.

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.95 - 1.10
Хром (Cr)	1.20 - 1.60
Вольфрам (W)	3.70 - 4.30
Ванадий (V)	0.20 - 0.40
Марганец (Mn)	0.20 - 0.40
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030

Расшифровка обозначения стали ХВ4Ф

• Х - указывает на наличие хрома в составе стали.
• В - указывает на наличие вольфрама в составе стали.
• 4 - приблизительное содержание вольфрама в процентах (около 4%).
• Ф - указывает на наличие ванадия в составе стали.

Механические свойства стали ХВ4Ф

Механические свойства стали ХВ4Ф зависят от режима термической обработки. Ниже приведены типичные значения для стали после закалки и отпуска:

Свойство	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление разрыву) (σв)	780 - 980	МПа
Предел текучести (σт)	590 - 780	МПа
Относительное удлинение (δ)	4 - 8	%
Относительное сужение (ψ)	10 - 20	%
Ударная вязкость (KCU)	10 - 30	Дж/см²
Твердость по Роквеллу (HRC)	58 - 62

• σ_в – предел прочности (временное сопротивление разрыву) - характеризует способность материала сопротивляться разрушению при растяжении.
• σ_т – предел текучести - напряжение, при котором материал начинает деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ – относительное удлинение - характеризует пластичность материала, показывая, на сколько процентов может удлиниться образец до разрушения.
• ψ – относительное сужение - характеризует пластичность материала, показывая, на сколько процентов уменьшается площадь поперечного сечения образца в месте разрыва.
• KCU – ударная вязкость - характеризует способность материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок.
• HRC – твердость по Роквеллу - метод измерения твердости материала путем вдавливания алмазного конуса или стального шарика в поверхность материала.

Физические свойства стали ХВ4Ф

Физические свойства стали ХВ4Ф также важны для определения ее пригодности к конкретным применениям:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м³
Модуль упругости	210	ГПа
Коэффициент линейного теплового расширения (α)	11.5 - 12.5 (при 20-100°C)	10-6/°C
Теплопроводность (λ)	20 - 30	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	460	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.25 - 0.35	мкОм·м

• Плотность – масса вещества в единице объема.
• Модуль упругости – мера жесткости материала, характеризующая его способность сопротивляться упругой деформации.
• Коэффициент линейного теплового расширения – показывает, на сколько изменяется линейный размер материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• Теплопроводность – способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 градус Цельсия.
• Электрическое сопротивление – способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

Сферы применения стали ХВ4Ф

Благодаря своим уникальным свойствам, сталь ХВ4Ф широко используется в различных отраслях промышленности:

• Инструментальное производство: Изготовление инструментов, работающих в условиях повышенного износа и высоких температур, таких как:
  • Метчики
  • Плашки
  • Фрезы
  • Развертки
  • Протяжки
  • Кернеры
  • Зенковки
  • Пресс-формы для литья под давлением
  • Ножи для обработки металла
• Машиностроение:
  • Производство деталей, подверженных интенсивному износу и трению, например, кулачки, ролики, шестерни.
  • Изготовление штампов и пуансонов для холодной штамповки.
• Автомобилестроение:
  • Производство деталей двигателей, работающих при высоких температурах и нагрузках.
  • Изготовление деталей трансмиссии.
• Авиационная промышленность:
  • Изготовление деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Деревообрабатывающая промышленность:
  • Изготовление ножей для деревообрабатывающих станков.
• Производство подшипников:
  • Изготовление колец и тел качения подшипников, работающих в тяжелых условиях.

Виды металлопроката из стали ХВ4Ф

Сталь ХВ4Ф поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления деталей вращения, инструментов и заготовок для дальнейшей обработки.
• Полоса: Применяется для изготовления плоских деталей, ножей и режущих инструментов.
• Квадрат: Используется для изготовления деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Лист: Используется для изготовления штампов, пресс-форм и других плоских деталей.
• Проволока: Используется для изготовления пружин, сеток и других изделий.

ГОСТы, регламентирующие сталь ХВ4Ф и металлопрокат из нее

Существует ряд ГОСТов, которые регламентируют требования к стали ХВ4Ф и металлопрокату из нее:

• ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия." - Данный ГОСТ определяет общие технические условия для прутков, полос и мотков из инструментальной легированной стали, в том числе и для стали ХВ4Ф. Он устанавливает требования к химическому составу, механическим свойствам, качеству поверхности и другим параметрам продукции.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент." - Данный ГОСТ определяет сортамент горячекатаного круглого проката из различных марок стали, включая инструментальную легированную сталь.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент." - Данный ГОСТ определяет сортамент горячекатаного квадратного проката из различных марок стали, включая инструментальную легированную сталь.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент." - Данный ГОСТ определяет сортамент горячекатаных и кованых полос из инструментальной стали.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент." - Данный ГОСТ определяет сортамент калиброванной круглой стали, которая может быть изготовлена из стали ХВ4Ф.
• ГОСТ 14959-2016 "Сталь инструментальная. Общие технические условия." - определяет общие технические условия для инструментальной стали.
• Другие ГОСТы, определяющие требования к конкретным видам металлопроката и изделий из стали ХВ4Ф.

Операции в цехах, где используются материалы из стали ХВ4Ф

Сталь ХВ4Ф используется в различных цехах на разных этапах производства:

• Механический цех:
  • Изготовление деталей на токарных, фрезерных, шлифовальных станках.
  • Нарезание резьбы метчиками и плашками из стали ХВ4Ф.
  • Обработка деталей на электроэрозионных станках (ЭЭО).
• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента (фрезы, сверла, развертки, метчики, плашки).
  • Изготовление штампов и пресс-форм.
• Термический цех:
  • Закалка и отпуск деталей для достижения требуемой твердости и прочности.
  • Отжиг для снятия внутренних напряжений.
• Кузнечный цех:
  • Ковка заготовок для дальнейшей обработки.
• Литейный цех:
  • Изготовление литых заготовок для деталей сложной формы.
• Штамповочный цех:
  • Холодная штамповка деталей из листового проката.

Термическая обработка стали ХВ4Ф

Термическая обработка играет ключевую роль в достижении оптимальных свойств стали ХВ4Ф. Основные этапы:

1. Закалка: Нагрев до температуры 820-860°C с последующим быстрым охлаждением в масле или на воздухе.
2. Отпуск: Нагрев до температуры 150-200°C для снятия внутренних напряжений и повышения вязкости.

Свариваемость стали ХВ4Ф

Сталь ХВ4Ф относится к трудносвариваемым сталям. Сварка может привести к образованию трещин в зоне сварного шва и ухудшению механических свойств. При необходимости сварки требуется предварительный подогрев, использование специальных сварочных материалов и последующая термообработка.

Преимущества использования стали ХВ4Ф

• Высокая износостойкость
• Высокая прочность
• Способность сохранять свойства при повышенных температурах
• Хорошая обрабатываемость резанием
• Длительный срок службы

Недостатки использования стали ХВ4Ф

• Трудносвариваемость
• Сравнительно высокая стоимость

 

Сталь ХВ4Ф – это высококачественная легированная сталь, которая благодаря своим уникальным свойствам нашла широкое применение в различных отраслях промышленности. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение требований ГОСТов позволяют максимально реализовать потенциал этой стали и обеспечить надежную и долговечную работу изделий из нее.