Сталь 5хнм обрабатываемость резанием

Инструментальная штамповая сталь 5ХНМ

Марка 5ХНМ – назначение

Инструментальная штамповая сталь 5ХНМ используется при горячем деформировании цветных легких сплавов – штампы скоростной машинной штамповки; для изготовления прессовых штампов, молотовых штампов пневматических/ паровоздушных молотов (вес падающих составляющих более 3 т), блоков матриц – вставки горизонтально-ковочных машин.

Сталь 5ХНМ – отечественные аналоги

Материал 5ХНМ – характеристики

5ХНМ

Главная/Характеристики Марок Стали, Металлопроката/5ХНМ

Характеристика материала. Сталь 5ХНМ.

Химическийсоставв % материала 5ХНМвсоответствии С ГОСТОМ 5950-2000

Температуракритическихточекмаркистали 5XHM(5ХНМ)

Технологическиесвойствамарки 5ХНМ

Механическиесвойствастали 5ХНМвзависимостиот сечения

Твёрдостьстали 5ХНМ(HRCэ, НВ)

Цель окончательной термической обработки — получение в готовом инструменте оптимального сочетания основных свойств: твердости, прочности, износостойкости, вязкости и теплостойкости.

Наиболее распространенный технологический процесс окончательной термической обработки инструмента для горячего деформирования состоит из закалки и отпуска. Большое разнообразие условий работы такого инструмента предопределяет не только применение различных сталей, но и необходимость получать в каждом конкретном случае оптимальное для данных условий сочетание свойств за счет правильного выбора режимов термической обработки. При этом в зависимости от назначения инструмента возможен выбор разных температур нагрева под закалку, закалочных сред и способов охлаждения, температур отпуска. Режимы закалки и отпуска не универсальны, а их следует назначать дифференцированно в соответствии с условиями работы инструмента.

В частности, следует учитывать, что при повышении температуры нагрева под закалку возрастает теплостойкость и прокаливаемость штамповых сталей, но из-за укрупнения зерна снижается их вязкость. Поэтому, например, для прессового инструмента, работающего с большим разогревом, но без значительных динамических нагрузок, целесообразно повышать температуру нагрева под закалку для получения большей теплостойкости.

Вместе с тем при выборе режимов закалки и отпуска следует учитывать их влияние на деформацию инструмента в процессе термической обработки и возможность последующей механической обработки.

Повышение температуры отпуска, как правило, повышает вязкость стали, но снижает ее твердость, прочность и износостойкость. В связи с этим для сохранения износостойкости и твердости стали температуру отпуска выбирают пониженной, однако не ниже температуры разогрева инструмента при эксплуатации.

Физические свойства марки 5ХНМ

Теплостойкость, красностойкость стали 5XHM

Обозначения:

Условные обозначения

Механические свойства

Свариваемость

Характеристики легированного сплава 5ХНМ

Среди наиболее заметных свойств стали 5ХНМ – высокая прочность и большая вязкость, отличная износостойкость и разгаростойкость, окалиностойкость и хорошая теплопроводность. При этом этот сплав не годится для сварочных работ.

Что данному сплаву дают легирующие элементы? Применение хрома позволяет сделать металл более упругим, твёрдым и прочным. Этот элемент также повышает прокаливаемость стали и в целом значительно улучшает многие физические свойства металла. Никель также используется для увеличения прочности, но здесь его роль заключается в понижении порога хладоломкости сплава. Побочным эффектом этого становится склонность к отпускной хрупкости, однако проблема полностью решается применением молибдена. Соединяясь с хромом и никелем, этот химический элемент существенно повышает вязкость и прочность металла, снижая, тем не менее, его теплопроводность.

Инструментальная штамповая легированная сталь 5ХНМ может похвастать следующими физическими и механическими свойствами:

Свариваемость и заменители конструкционных и инструментальных сталей

Приведена таблица основных марок конструкционных и инструментальных сталей, в том числе нержавеющих и жаростойких, и рекомендации при сваривании деталей из них.
МАРКИ СТАЛЕЙ

Если же вам в любом случае необходимо сварить стали для несколько иных целей, можно воспользоваться следующими рекомендациями.
СВАРИВАЕМОСТЬ СТАЛЕЙ
Основными характеристиками свариваемости сталей является их склонность к образованию трещин и механические свойства сварного шва.

По свариваемости стали подразделяют на четыре группы 1 — хорошая свариваемость; 2 — удовлетворительная свариваемость; 3 — ограниченная свариваемость; 4 — плохая свариваемость

К группе 1

относят стали, сварка которых может быть выполнена без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Но применение термообработки, не исключается для снятия внутренних напряжений. Хорошей свариваемостью обладают стали Ст1 — Ст4 по ГОСТ 380-94; стали 08; 10: 15; 20; 25 по ГОСТ 1050-2013; стали 15Л; 20Л по ГОСТ 977-88, стали 15Г; 20Г; 15Х; 20Х; 20ХГСА; 12ХН2 по ГОСТ 4543-71. Стали 12Х18Н9Т; 08Х18Н10; 20Х23Н18 по ГОСТ 5632-72

К группе 2

относят преимущественно стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещины не образуются, а также стали, которые для предотвращения трещин нуждаются в предварительном нагреве, стали, которые необходимо подвергать предварительной и последующей термообработке. Удовлетворительной свариваемостью обладают стали Ст5пс. Ст5сп по ГОСТ 380-94. стали 30; 35 по ГОСТ 1050-2013; стали З0Л; 35Л по ГОСТ 977-88; стали 20ХНЗА; 12Х2Н4А по ГОСТ 4543-71.

К группе 3

относят стали, склонные к образованию трещин в обычных условиях сварки. Их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Большинство сталей этой группы термически обрабатывают и после сварки. Ограниченной свариваемостью обладают стали Ст6пс. Ст6сп по ГОСТ 380-94; стали 40; 45; 50 по ГОСТ 1050-2013; стали 30ХМ; 30ХГС; ЗЗХС; 20Х2Н4А по ГОСТ 4543-71; стали 17Х18Н9; 12Х18Н9 по ГОСТ 5632-72.

К группе 4

относят стали, наиболее трудно сваривающиеся и склонные к образованию трещин. Сваривают обязательно с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Плохой свариваемостью обладают стали 40Г; 45Г; 50Г; 50Х по ГОСТ 4543-71. сталь 55Л по ГОСТ 977-88; стали У7; У8; У8А; У8Г; У9; У10; У11; У12 по ГОСТ 1435-90; стали 65; 75; 85; 60Г; 65Г; 70Г; 50ХГ; 50ХГА; 55С2; 55С2А; 60С2; 60С2А по ГОСТ 14959-79; стали Х12; XI2M; 7X3; 8X3. ХВГ; ХВ4; 5ХГМ; 6ХВГ по ГОСТ 5950-73.

Молотовые штампы

Штампы из сталей 5ХНСВ, 5ХНМ, 5ХНВ и 5ХГМ. Для устранения внутренних напряжений, возникающих при ковке, для измельчения зерна, получения однородной структуры и понижения твердости заготовки штампов (кубики) подвергают отжигу или нормализации с высоким отпуском по режиму для данной стали.
На качество штампов и стойкость их в работе влияет термическая обработка — закалка и отпуск штампов. Если термическая обработка штампов проведена неудовлетворительно, то в штампах могут возникать трещины (в процессе термической обработки или после некоторого времени работы). Штампы разрушаются вследствие значительных внутренних напряжений, возникающих при нагреве и охлаждении. Особенно большие напряжения при термической обработке крупных штампов. При нагреве внутренние напряжения возникают в связи с разницей температур в отдельных зонах штампа. Для уменьшения внутренних напряжений нагрев под закалку и отпуск должен производиться с таким расчетом, чтобы получилась минимальная разница между температурой поверхности и температурой сердцевины штампа.

Для предотвращения образования значительных внутренних напряжений от неравномерного нагрева штампы необходимо медленно нагревать до 500—600° С. При дальнейшем повышении температуры нагрев может быть более быстрым. Обычно при нагреве под закалку штампы загружают в печь, имеющую температуру не выше 650° С. При загрузке холодных штампов температура печи понижается и тем в большей степени, чем крупнее штампы.

Для предохранения от окисления и обезуглероживания при нагреве рабочую поверхность штампа засыпают отработавшим карбюризатором, сверху обмазывают шамотной глиной и устанавливают в печь фигурой вверх (рис. 183, а) или фигурой вниз в железную

коробку, в которую насыпают слой отработавшего карбюризатора (рис. 183, б).

Температура закалки штампов 820—880° С (более низкая температура для закалки мелких штампов, более высокая — для крупных). Температуру закалки принимают 840—860° С для стали 5ХНСВ и 820—860° С для сталей 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ.

Для штампов с наименьшей стороной (высотой) 250—700 мм (при нагреве в электропечи) принимают выдержку после загрузки в печь 40 мин — 2,5 ч; нагрев до температуры закалки 11—23 ч, выдержку при температуре закалки 2—5,5 ч. После выдержки при температуре закалки штампы для уменьшения напряжений и деформации подстуживают на воздухе до 750—780° С в течение 15—40 мин и охлаждают в масле с температурой не выше 70° С или на воздухе. Более однородная структура получается при охлаждении в масле. Штамп погружают в масло рабочей частью вниз. Во время охлаждения штамп все время находится в подвешенном состоянии. В масле штамп выдерживают до тех пор, пока температура нагретой поверхности штампа не понизится до 200— 150° С. В зависимости от размера (250—700 мм) штампы выдерживают в масле от 30 мин до 2 ч.

После закалки штампы немедленно подвергают отпуску. Отпуск штампов снижает их твердость и уменьшает внутренние напряжения, возникающие в штампах в результате закалки. Закалочные напряжения в штампах бывают настолько велики, что если штамп после закалки оставить без отпуска, то через некоторое время в нем образуются трещины. Если закаленный штамп поместить в печь, нагретую до температуры отпуска (500—600° С), то при быстром нагреве поверхностных слоев и значительной разнице между температурой поверхности и температурой сердцевины в штампе могут возникнуть трещины. Поэтому штампы после закалки помещают в отпускную печь, нагретую до температуры не выше 400° С, а затем нагревают до заданной температуры отпуска. Температура отпуска и твердость после отпуска зависят от стали и размера штампа Более высокая твердость (HRC 40—44) допускается для мелких штампов, в которых деформируемый металл подстывает быстрее. Эти штампы мало деформируются при закалке, поэтому закалку и отпуск можно проводить после окончательной обработки на металлорежущих станках. Средние штампы должны иметь твердость HRC 36—41. Такая твердость позволяет применять комбинированный метод изготовления в следующей последовательности: черновое нарезание фигуры с допуском, термическая обработка, окончательная обработка резанием после термической обработки.

Крупные штампы должны иметь высокую вязкость; их отпускают до твердости HRC 35—38. Сначала закаливают и отпускают кубики, а затем нарезают фигуру. Изношенные штампы обрабатывают резанием без промежуточного отжига, далее вновь проводят термическую обработку. Температуры отпуска и твердость молотовых штампов приведены в табл. 25.

Штампы с наименьшей стороной (высотой) 250—700 мм нагревают в электропечи до температуры отпуска в течение 9—25 ч и выдерживают при температуре отпуска в течение 1,5—5 ч. Так как хвостовая часть штампа должна иметь повышенную вязкость, после общего отпуска производят отпуск хвостовика. Для этого штамп хвостовиком вниз устанавливают на специальную щелевую печь или на печь-плиту. Производят нагрев до появления синего или серого цвета побежалости на рабочей части штампа, что соответствует температуре 250—350° С. Температуры отпуска и твердость хвостовиков приведены в табл. 26.

Для сокращения цикла термической обработки рекомендуется следующий способ закалки штампов. Нагретый до температуры закалки штамп накрывают со стороны хвостовой части герметическим коробом (рис. 184) и в таком виде погружают в масло. При охлаждении масло внутрь короба не проникает, так как этому препятствуют находящиеся в коробе воздух и пары масла. При таком способе охлаждения хвостовик не закаливается, а подвергается нормализации с самоотпуском с получением необходимой

твердости, и поэтому дополнительный отпуск проводить не требуется. Прогрессивным способом, сокращающим цикл термической обработки и улучшающим качество штампов, является способ местной закалки. Штампы нагревают на специальной щелевой газовой печи при установке их фигурой вниз. При таком способе рабочая часть штампа нагревается до температуры закалки; нагрев хвостовика не превышает 450° С, т. е. наблюдается резкое понижение температуры от рабочей к хвостовой части штампа; хвостовик сохраняется мягким. Штампы нагревают на щелевой печи без защитной обмазки. Образующийся тонкий слой окалины (несколько сотых миллиметра) легко снимается с фигуры штампа. После закалки производят отпуск по обычным режимам для рабочей части.