Квадрат из стали 4Х5В2ФС — это горячекатаный или кованый пруток квадратного сечения, изготовленный из инструментальной штамповой стали. Эта марка относится к классу высоколегированных сталей и предназначена для работы в экстремальных условиях: при высоких температурах, ударных нагрузках и абразивном износе.
1. Химический состав (ГОСТ 5950-2000)
Элемент |
Содержание, % |
Углерод (C) |
0,35–0,45 |
Хром (Cr) |
4,5–5,5 |
Вольфрам (W) |
1,5–2,5 |
Ванадий (V) |
0,6–1,0 |
Кремний (Si) |
0,8–1,2 |
Марганец (Mn) |
0,2–0,5 |
Молибден (Mo) |
до 0,5 |
Никель (Ni) |
до 0,4 |
Сера (S) |
≤ 0,03 |
Фосфор (P) |
≤ 0,03 |
Особенности состава:
- Высокое содержание хрома (4,5–5,5%) обеспечивает жаростойкость и коррозионную стойкость.
- Вольфрам и ванадий повышают красностойкость (способность сохранять твердость при нагреве до 600–650°C).
- Кремний улучшает упругость и сопротивление усталости.
2. Механические свойства
Свойства зависят от термообработки (закалка + отпуск).
Характеристика |
После закалки (1050–1100°C, масло) + отпуска (550–600°C) |
Твердость (HRC) |
48–52 |
Предел прочности (σв) |
1400–1600 МПа |
Предел текучести (σт) |
1200–1400 МПа |
Ударная вязкость (KCU) |
30–50 Дж/см² |
Относительное удлинение (δ) |
8–12% |
Примечание:
- После низкого отпуска (200–300°C) твердость достигает 54–58 HRC, но снижается ударная вязкость.
- Сталь сохраняет твердость до 600°C, что делает её пригодной для горячей штамповки.
3. Физические свойства
Характеристика |
Значение |
Плотность |
7,8 г/см³ |
Температура плавления |
~1450°C |
Теплопроводность |
25–30 Вт/(м·К) |
Коэффициент теплового расширения |
11,5·10⁻⁶ 1/°C |
4. Технологические свойства
4.1. Обрабатываемость
- В отожженном состоянии (220–250 HB) – хорошо обрабатывается резанием.
- После закалки – обработка возможна только абразивными инструментами (шлифовка, электроэрозия).
4.2. Свариваемость
- Ограниченная (из-за высокого содержания углерода и легирующих элементов).
- Требуется предварительный подогрев до 300–400°C и последующая термообработка.
4.3. Ковка
- Температурный интервал: 1150–850°C.
- Охлаждение – медленное (в печи или песке) для предотвращения трещин.
4.4. Термообработка
- Отжиг (800–850°C, охлаждение с печью) – для снижения твердости перед механической обработкой.
- Закалка (1050–1100°C, охлаждение в масле).
- Отпуск (550–600°C) – для снятия напряжений и оптимального сочетания прочности и вязкости.
5. Размеры квадрата 4Х5В2ФС
Изготавливается по ГОСТ 2591-88 (горячекатаный) или ГОСТ 1133-71 (кованый).
Параметр |
Диапазон размеров |
Сторона квадрата |
10–200 мм |
Длина |
2–6 м (мерная/немерная) |
Класс точности |
Обычный (B), повышенный (Б) |
6. Применение квадрата 4Х5В2ФС
Из этой стали изготавливают ответственные инструменты и детали, работающие в условиях высоких температур и ударных нагрузок:
6.1. Штамповая оснастка
- Пуансоны и матрицы для горячей штамповки.
- Пресс-формы для литья алюминия и меди.
- Ножи для горячей резки металла.
6.2. Инструменты для металлообработки
- Прошивни для прокатных станов.
- Резцы и фрезы для обработки жаропрочных сплавов.
6.3. Детали машин
- Валы и оси, работающие в агрессивных средах.
- Кулачки и шестерни в высоконагруженных механизмах.
7. Преимущества и недостатки
✅ Плюсы:
- Высокая теплостойкость (до 600°C).
- Хорошая износостойкость и ударная вязкость.
- Устойчивость к термическим трещинам.
❌ Минусы:
- Высокая стоимость из-за легирования вольфрамом и ванадием.
- Сложность обработки после закалки.
- Ограниченная коррозионная стойкость (требуется защитное покрытие).
Вывод
Квадрат из стали 4Х5В2ФС применяется для изготовления горячештампового инструмента, пресс-форм и высоконагруженных деталей. Его ключевые преимущества — термостойкость и износостойкость, но для достижения оптимальных свойств обязательна термообработка.