4Х5МФС относится к инструментальным штамповым сталям. Материал применяют для мелких молотовых штампов, крупных молотовых и прессовых вставок сечением более 200 мм, используемых при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного и массового производства. Сталь также указана для пресс-форм литья под давлением алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов. В качестве заменителей приведены 4Х5МФ1С и 4Х4ВМФС.
Назначение и область применения стали 4Х5МФС
Основное назначение материала связано с изготовлением штампового инструмента для горячих процессов. В справочных данных отдельно выделены мелкие молотовые штампы, крупные молотовые вставки и прессовые вставки. Для крупных вставок указан размер сечения более 200 мм.
Отдельное направление применения, приведённое в документации, это пресс-формы для литья под давлением алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов. Связь марки с конкретными видами изделий определяется не только названием материала, но и требованиями к заготовке, выбранным видом поставки и режимом термической обработки.
Химический состав и классификация
Состав приведён в массовых долях. Основными легирующими компонентами являются хром, молибден, ванадий и кремний. Для углерода, марганца, никеля, серы, фосфора и меди в документе указаны заданные диапазоны либо предельные значения.
| Элемент | Содержание, % |
|---|
| Углерод | 0,32–0,40 |
| Кремний | 0,90–1,20 |
| Марганец | 0,20–0,50 |
| Никель | до 0,40 |
| Сера | до 0,03 |
| Фосфор | до 0,03 |
| Хром | 4,50–5,50 |
| Молибден | 1,20–1,50 |
| Ванадий | 0,30–0,50 |
| Медь | до 0,30 |
В перечне зарубежных аналогов упомянуты обозначения H11, T20811, 1.2343, X40CrMoV5-1, SKD6, X37CrMoV51KU, X38CrMoV5, Z38CDV5, 2343, BH11, X37CrMoV5-1KU, X37CrMoV5, 4Cr5MoSiV и другие варианты для разных национальных систем обозначений. Наличие такого перечня не означает полной взаимозаменяемости без проверки требований конкретного стандарта и назначения изделия.
- Тип материала: инструментальная штамповая сталь.
- Заменители: 4Х5МФ1С и 4Х4ВМФС.
- Основные легирующие элементы: Cr, Mo, V и Si.
- Температура закалки: 1000–1020 °C.
- Температура отпуска: 530–560 °C, затем 500–520 °C.
- Ударная вязкость KCU: 570 кДж/м2.
Термическая обработка и рабочие характеристики
В документе приведён режим термической обработки, включающий закалку при 1000–1020 °C и отпуск при 530–560 °C, а затем отпуск при 500–520 °C. Эти значения относятся к указанному справочному режиму и должны рассматриваться вместе с требованиями к конкретной заготовке и технологией обработки.
Критические точки материала составляют: Ac1 840 °C, Ac3 или Acm 870 °C, Ar3 или Arcm 810 °C, Ar1 735 °C. Значение Mn указано как 300 °C. При температуре 20 °C для сортамента размером 10 мм приведены предел кратковременной прочности 1750 МПа и значение, обозначенное в таблице как предел пропорциональности или предел текучести для остаточной деформации, 1480 МПа.
Ударная вязкость KCU в справочной таблице составляет 570 кДж/м2. В обозначениях документа KCU расшифровывается как ударная вязкость, sв как предел кратковременной прочности, а sт как предел пропорциональности или предел текучести для остаточной деформации. Показатели относятся к приведённым условиям испытаний и не заменяют требования нормативного документа на конкретный вид проката.
Физические свойства приведены для температур от 20 до 900 °C. Модуль упругости E указан в диапазоне 26–33, плотность изменяется от 7750 до 7495 кг/м3, а удельная теплоёмкость при 20 °C составляет 480 Дж/(кг·град). Коэффициент теплопроводности в таблице обозначен символом l и приведён как 29 Вт/(м·град) при 20 °C. Для ряда температур также указаны значения плотности и модуля упругости.
| Температура, °C | E | Плотность, кг/м3 |
|---|
| 20 | 29 | 7750 |
| 100 | 30 | 7724 |
| 200 | 30 | 7697 |
| 300 | 31 | 7670 |
| 400 | 33 | 7641 |
| 500 | 31 | 7600 |
| 600 | 30 | 7573 |
| 700 | 28 | 7546 |
| 800 | 26 | 7520 |
| 900 | 27 | 7495 |
Выбор вида поставки и применение на практике
В документации перечислены несколько видов поставки. Сортовой и фасонный прокат проходит по ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006 и ГОСТ 2591-2006 для вида В22. Для болванок, заготовок и слябов вида В31 указан ГОСТ 7831-78. Вид В32, также относящийся к сортовому и фасонному прокату, связан с ГОСТ 1051-73, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 5950-2000, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75 и ГОСТ 8560-78.
Листы и полосы выделены в вид поставки В33, для которого приведён ГОСТ 4405-75. При заказе материал сопоставляют с требуемой формой заготовки и документом на соответствующий вид проката. В справочном ассортименте встречаются холоднокатаные и горячекатаные листы, стальная и инструментальная полоса, стальная и инструментальная шина, лист инструментальный, а также калиброванные стальные шестигранные прутки.
Для практического выбора также учитывают назначение изделия. Входные данные связывают материал с молотовыми штампами, прессовыми вставками и пресс-формами литья под давлением, но не устанавливают единый режим для всех деталей. Поэтому состав, форма поставки, размер заготовки и термическая обработка должны соответствовать документации на конкретное изделие.
Прокат и заготовки 4Х5МФС в ассортименте
На странице каталога материал связан с листами холоднокатаными и горячекатаными, стальной полосой, стальной шиной, инструментальной полосой, инструментальной шиной, инструментальным листом и калиброванными стальными шестигранными прутками. Такой перечень отражает доступные направления ассортимента, в которых марка указана для соответствующего вида продукции.
Перед выбором позиции сопоставляют требуемую форму проката с задачей изготовления штампа, вставки или пресс-формы, а также с нормативным документом, указанным для вида поставки. Для справочной идентификации доступны обозначение материала, его заменители, химический состав, температурные точки, механические и физические характеристики.