Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая Х6Ф4М

Сталь инструментальная штамповая марки Х6Ф4М: описание, свойства и применение

Сталь Х6Ф4М – это легированная инструментальная штамповая сталь, предназначенная для изготовления штампов холодной и горячей деформации, работающих при высоких нагрузках и температурах. Эта марка отличается высокой износостойкостью, прочностью и способностью сохранять свои свойства при нагреве.

Свойства стали Х6Ф4М

Х6Ф4М обладает уникальным сочетанием свойств, что делает её востребованной в различных отраслях промышленности:

• Высокая износостойкость: Обеспечивается высоким содержанием углерода и наличием легирующих элементов, формирующих твердые карбиды. Это позволяет инструменту из Х6Ф4М долго сохранять режущие свойства и размеры даже при интенсивной эксплуатации.
• Высокая прочность и твердость: Легирование хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием способствует повышению прочности и твердости стали после термообработки. Это позволяет штампам выдерживать значительные нагрузки и деформации без разрушения.
• Жаростойкость и теплостойкость: Содержание вольфрама и молибдена повышает устойчивость стали к отпуску при высоких температурах, что делает её пригодной для горячей деформации.
• Прокаливаемость: Сталь Х6Ф4М обладает хорошей прокаливаемостью, что обеспечивает получение высокой твердости в глубоких слоях изделия после закалки.
• Незначительная деформация при термообработке: Легирование стали снижает склонность к деформации и изменению размеров во время закалки и отпуска, что упрощает изготовление точных и сложных инструментов.
• Стойкость к образованию окалины: Хром в составе стали повышает её устойчивость к окислению при высоких температурах, что продлевает срок службы инструмента.

Химический состав стали Х6Ф4М (ГОСТ 5950-2000)

В процентном соотношении, химический состав стали Х6Ф4М выглядит следующим образом:

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.55 - 0.65
Кремний (Si)	0.10 - 0.40
Марганец (Mn)	0.10 - 0.40
Хром (Cr)	5.50 - 6.50
Никель (Ni)	до 0.35
Молибден (Mo)	0.80 - 1.20
Вольфрам (W)	3.70 - 4.50
Ванадий (V)	0.20 - 0.50
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030

Механические свойства стали Х6Ф4М

Механические свойства стали Х6Ф4М зависят от режима термообработки. Приведем примерные значения для стали, прошедшей закалку и отпуск:

• Твердость (HRC): 58-62 (после закалки и отпуска)
• Предел прочности (σв, МПа): 1800 - 2200 (в зависимости от режима термообработки)
• Предел текучести (σт, МПа): 1600 - 2000 (в зависимости от режима термообработки)
• Относительное удлинение (δ5, %): 5-10
• Относительное сужение (ψ, %): 10-20
• Ударная вязкость (KCU, Дж/см2): 15-30

Расшифровка обозначений:

• σв – Предел прочности при растяжении (временное сопротивление). Это максимальное напряжение, которое материал может выдержать до начала разрушения.
• σт – Предел текучести. Напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться без заметного увеличения нагрузки.
• δ5 – Относительное удлинение после разрыва. Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его первоначальной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ – Относительное сужение после разрыва. Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца после разрыва по отношению к его первоначальной площади. Характеризует пластичность материала.
• KCU – Ударная вязкость. Мера сопротивления материала к разрушению под воздействием ударной нагрузки. Определяется как энергия, затраченная на разрушение образца с надрезом.
• HRC – Твердость по Роквеллу. Метод измерения твердости, основанный на вдавливании алмазного конуса или стального шарика в материал под определенной нагрузкой.

Физические свойства стали Х6Ф4М

• Плотность (ρ, кг/м3): 7700 - 7800
• Температура ковки, °С: 1100-850
• Температура закалки, °С: 1050-1080 (масло)
• Температура отпуска, °С: 520-650 (в зависимости от требуемой твердости)
• Коэффициент теплопроводности (λ, Вт/(м·К)): 25 - 30 (при 20 °C)
• Удельная теплоемкость (с, Дж/(кг·К)): 460 - 480 (при 20 °C)
• Модуль упругости (E, ГПа): 200 - 210

Расшифровка обозначений:

• ρ – Плотность. Масса вещества в единице объема.
• λ – Коэффициент теплопроводности. Способность материала проводить тепло.
• с – Удельная теплоемкость. Количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы вещества на один градус.
• E – Модуль упругости. Мера сопротивления материала упругой деформации.

Области применения стали Х6Ф4М

Благодаря своим уникальным свойствам, сталь Х6Ф4М широко используется в различных отраслях промышленности для изготовления инструмента, работающего в условиях высоких нагрузок и температур. Основные области применения:

• Производство штампов холодной деформации: Вырубные, пробивные, гибочные, вытяжные и формовочные штампы для обработки листового металла. Благодаря высокой износостойкости, штампы из Х6Ф4М обеспечивают длительный срок службы и высокую точность изготовления деталей.
• Производство штампов горячей деформации: Штампы для горячей штамповки поковок из стали и цветных сплавов. Жаростойкость и теплостойкость стали Х6Ф4М позволяют использовать её для изготовления штампов, работающих при высоких температурах и давлении.
• Изготовление волочильных досок и фильер: Инструмент для протяжки проволоки и прутков из различных материалов. Высокая износостойкость обеспечивает точные размеры и гладкую поверхность получаемых изделий.
• Производство ножей и лезвий: Ножи для резки металла, бумаги, пластика и других материалов. Прочность и твердость обеспечивают остроту и долговечность режущей кромки.
• Изготовление пуансонов и матриц: Инструмент для прессования и формования изделий из различных материалов.
• Производство измерительного инструмента: Калибры, шаблоны, лекала, работающие в условиях повышенного износа.
• Изготовление деталей пресс-форм для литья пластмасс под давлением: Высокая твердость и износостойкость обеспечивают долговечность и точность форм.

Виды металлопроката из стали Х6Ф4М

Сталь Х6Ф4М поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления штампов, пуансонов, матриц, осей, валов и других деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.
• Полоса: Применяется для изготовления ножей, лезвий, штампов, пружин и других плоских деталей.
• Квадрат: Используется для изготовления режущего инструмента, штампов и других деталей, работающих на изгиб и кручение.
• Поковки: Заготовки, полученные методом ковки, для дальнейшей механической обработки и изготовления деталей сложной формы.
• Лист: Используется реже, в основном для изготовления специальных штампов и деталей, требующих высокой твердости и износостойкости.

ГОСТы, регламентирующие сталь Х6Ф4М и металлопрокат из нее

• ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы, мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия." - Основной ГОСТ, регламентирующий химический состав, механические свойства и другие характеристики стали Х6Ф4М.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент." - Регламентирует сортамент круглого проката.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Общие технические условия." - Регламентирует размеры и допуски для полос.
• ГОСТ 2591-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент." - Регламентирует сортамент квадратного проката.
• ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент." - Регламентирует сортамент кованого проката.
• Другие ГОСТы и ТУ, в зависимости от конкретного вида металлопроката и требований к качеству поверхности и точности размеров. При заказе необходимо уточнять, каким требованиям должен соответствовать материал.

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали Х6Ф4М

Использование стали Х6Ф4М в производстве предполагает широкий спектр технологических операций, выполняемых в различных цехах:

1. Заготовительный цех:
   • Резка: Раскрой металлопроката на заготовки требуемых размеров. Используются различные методы резки:
     • Ленточнопильная резка: Обеспечивает точный и чистый рез, минимизируя отходы материала.
     • Дисковая резка: Быстрый и экономичный способ резки.
     • Газовая резка: Используется для резки толстого проката, но требует последующей обработки для удаления окалины.
     • Гидроабразивная резка: Обеспечивает высокую точность реза и отсутствие термического воздействия на материал.
   • Маркировка: Нанесение маркировки на заготовки для идентификации материала и партии.
2. Кузнечный цех:
   • Ковка: Формирование заготовок сложной формы методом пластической деформации при высоких температурах. Ковка позволяет улучшить структуру металла и получить более прочные детали.
   • Штамповка: Формирование деталей в штампах под воздействием ударов или давления. Штамповка обеспечивает высокую производительность и точность изготовления.
   • Термообработка (отжиг): Снятие внутренних напряжений в поковках после ковки для улучшения обрабатываемости.
3. Механический цех:
   • Токарная обработка: Обработка заготовок на токарных станках для придания им цилиндрической формы и требуемых размеров.
   • Фрезерная обработка: Обработка заготовок на фрезерных станках для создания плоских поверхностей, пазов, канавок и других сложных элементов.
   • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности размеров и чистоты поверхности деталей.
   • Сверление: Создание отверстий различного диаметра и глубины.
   • Резьбонарезание: Нарезание внутренней и внешней резьбы.
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Обработка деталей сложной формы с высокой точностью с помощью электрических разрядов.
4. Термический цех:
   • Закалка: Нагрев стали до высокой температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности. Закалка стали Х6Ф4М обычно производится в масле.
   • Отпуск: Нагрев закаленной стали до определенной температуры для снижения внутренних напряжений и повышения пластичности. Отпуск позволяет регулировать твердость и ударную вязкость стали.
   • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.
   • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
5. Инструментальный цех:
   • Изготовление штампов: Полный цикл изготовления штампов для холодной и горячей деформации, включающий проектирование, изготовление деталей, сборку и испытания.
   • Изготовление режущего инструмента: Производство ножей, лезвий, фрез, сверл и других режущих инструментов.
   • Ремонт и восстановление инструмента: Восстановление изношенных и поврежденных штампов и режущего инструмента.
6. Цех контроля качества (ОТК):
   • Входной контроль: Проверка качества поступающего металлопроката на соответствие требованиям ГОСТов и технических условий.
   • Межоперационный контроль: Контроль качества деталей на различных этапах производства.
   • Выходной контроль: Проверка готовой продукции на соответствие требованиям чертежей и технических условий.
   • Механические испытания: Определение механических свойств стали (твердость, прочность, ударная вязкость) на специальных образцах.
   • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для оценки качества термообработки и выявления дефектов.

В заключение, сталь Х6Ф4М – это высококачественная инструментальная сталь, обладающая уникальным сочетанием свойств, что делает её незаменимой во многих отраслях промышленности. Правильный выбор режима термообработки и соблюдение технологических процессов обеспечивают получение инструмента с высокими эксплуатационными характеристиками и длительным сроком службы.