Сталь 4Х5МФС 📘 Технический справочник
📖 Содержание: всё о стали 4Х5МФС
- 1. Что такое сталь 4Х5МФС?
- 2. Расшифровка марки
- 3. Химический состав (ГОСТ 5950)
- 4. Механические свойства
- 5. Твердость стали 4Х5МФС (HRC, HB)
- 6. Физические свойства
- 7. Технологические свойства
- 8. Термообработка (отжиг, закалка, отпуск)
- 9. Режимы термообработки (температура, время, среда)
- 10. Области применения
- 11. Преимущества и недостатки
- 12. Аналоги и сравнение с 3Х2В8Ф, 5ХНМ, 4Х4МВФС, Х12МФ
- 13. Нормативные документы (ГОСТ, ТУ)
- 14. Цены на сталь 4Х5МФС
📌 Сталь 4Х5МФС — инструментальная штамповая сталь
Сталь 4Х5МФС — это инструментальная штамповая сталь, относящаяся к классу легированных сталей горячего деформирования. Специально разработана для работы в условиях высоких температур и ударных нагрузок.
Основные характеристики: твердость после термообработки 50-54 HRC, предел прочности 1500-1800 МПа, рабочая температура до 600°C.
🔍 Расшифровка марки стали 4Х5МФС
4 — содержание углерода ~0,4% (0,35-0,45%). Обеспечивает базовую прочность и твердость за счет образования мартенсита при закалке.
Х5 — содержание хрома ~5% (4,5-5,5%). Увеличивает прокаливаемость, формирует карбиды, повышает окалиностойкость.
М — наличие молибдена (1,2-1,5%). Предотвращает отпускную хрупкость, создает термостабильные карбиды.
Ф — наличие ванадия (0,6-1,0%). Образует мелкодисперсные карбиды, повышает усталостную прочность.
С — наличие кремния (0,8-1,2%). Раскислитель, повышает упругость, улучшает теплопроводность.
Влияние легирующих элементов на свойства стали 4Х5МФС
- Углерод (C) 0,35-0,45%: Формирует карбиды с Cr, Mo и V, повышая износостойкость. Содержание ограничено 0,4% для сохранения вязкости. Последствия изменения содержания: 0,45% — повышается хрупкость, <0,35% — недостаточная твердость.
- Хром (Cr) 4,5-5,5%: Без 5% Cr сталь теряет термостойкость при 500+°C. Хром увеличивает прокаливаемость (глубину закалки). Формирует карбиды хрома (Cr₂₃C₆), устойчивые при высоких температурах. Повышает окалиностойкость (сопротивление окислению при нагреве). Критическая важность: Без 5% Cr сталь теряет термостойкость при 500+°C.
- Молибден (Mo) 1,2-1,5%: Молибден предотвращает отпускную хрупкость. Создает термостабильные карбиды (Mo₂C), сохраняющие твердость при нагреве. Повышает сопротивление ползучести (медленной деформации под нагрузкой при высоких температурах). Эффект: Позволяет инструменту выдерживать циклические нагревы до 600°C без разупрочнения.
- Ванадий (V) 0,6-1,0%: наличие ванадия (~0,6-1,0%) Ванадий образует мелкодисперсные карбиды (VC), препятствующие росту зерна при нагреве. Повышает усталостную прочность инструмента. Увеличивает режущую способность кромок. Даже 0,3% V существенно улучшает стойкость к абразивному износу.
- Кремний (Si) 0,8-1,2%: Кремний выступает как раскислитель (связывает кислород при выплавке). Повышает упругость стали. Улучшает теплопроводность, помогая отводить тепло от рабочей кромки. Побочный эффект: Свыше 1,2% Si может снижать обрабатываемость резанием.
⚗️ Химический состав (ГОСТ 5950-2000)
| Углерод (C) | 0,35 – 0,45% |
|---|---|
| Кремний (Si) | 0,80 – 1,20% |
| Марганец (Mn) | 0,20 – 0,50% |
| Хром (Cr) | 4,50 – 5,50% |
| Молибден (Mo) | 1,20 – 1,50% |
| Ванадий (V) | 0,60 – 1,00% |
| Сера (S) | ≤ 0,030% |
| Фосфор (P) | ≤ 0,030% |
| Никель (Ni) | ≤ 0,35% |
| Медь (Cu) | ≤ 0,30% |
🔧 Механические свойства (после термообработки)
После закалки и отпуска
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Твердость (HRC) | 50 – 54 |
| Предел прочности σв, МПа | 1600 – 1800 |
| Предел текучести σ0,2, МПа | 1400 – 1600 |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см² | 40 – 60 |
| Относительное удлинение δ5, % | 8 – 12 |
При высоких температурах (500-600°C)
- Твердость: 45-48 HRC
- Прочность: 900-1100 МПа
📊 Твердость стали 4Х5МФС (HRC, HB)
- Отожженная: HB ≤ 241
- После закалки (1020-1050°C) и отпуска (550-580°C): HRC 50-54
- После отпуска 600°C (2 часа): HRC 47
🔥 Физические свойства
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность, кг/м³ | 7716 (при 20°C) |
| Температура плавления, °C | 1420 – 1460 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 28 – 30 |
| Коэф. линейного расширения α·10⁶, 1/°C | 11,2 |
| Модуль упругости E, ГПа | 210 – 215 |
Критические точки: Ac₁ = 875°C, Ac₃ = 935°C, Ar₃ = 815°C, Ar₁ = 760°C, Mn = 305°C.
🛠️ Технологические свойства
⚠️ Свариваемость: ограниченная ✂️ Обрабатываемость: хорошая
Обрабатываемость
- В отожженном состоянии (HB 207-235) хорошо обрабатывается резанием. Рекомендуемые режимы резания: средние скорости, хорошее охлаждение.
Температура ковки
- Начала 1180°C, конца 850°C. Охлаждение замедленное в колодцах.
Склонность к отпускной хрупкости: склонна | Флокеночувствительность: чувствительна
🔥 Термообработка стали 4Х5МФС
- Отжиг: 860-880°C, охлаждение 30°C/час до 600°C. Твердость ≤ 241 HB.
- Закалка: 1020-1050°C (масло или воздух).
- Отпуск: 560-600°C (2-3 раза, 3-4 часа) — для получения рабочей твердости HRC 50-54.
⚙️ Режимы термообработки (температура, время, среда)
| Вид обработки | Температура, °C | Охлаждающая среда | Выдержка |
|---|---|---|---|
| Отжиг | 860 – 880 | С печью (30°C/час) | 2-4 часа |
| Закалка | 1020 – 1050 | Масло или воздух | 1 час на 25 мм сечения |
| Отпуск | 560 – 600 | Воздух | 3-4 часа (2-3 раза) |
🏗️ Области применения стали 4Х5МФС
Сталь 4Х5МФС используется для изготовления инструмента, работающего в условиях высоких температур и ударных нагрузок:
- ✅ Штампы для горячей штамповки (до 600°C)
- ✅ Пресс-формы для литья под давлением цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов
- ✅ Инструмент для обработки металлов давлением
- ✅ Пуансоны и матрицы для горячего деформирования
- ✅ Детали экструдеров
- ✅ Молотовые и прессовые вставки (сечением до 200-250 мм)
- ✅ Инструмент для высадки заготовок из легированных конструкционных и жаропрочных материалов
👍👍 Преимущества и недостатки
✅ Преимущества
- Высокая теплостойкость (до 600°C)
- Отличная ударная вязкость
- Хорошая износостойкость
- Устойчивость к термическим ударам
- Хорошая прокаливаемость
❌ Недостатки
- Сложность термообработки
- Ограниченная свариваемость
- Высокая стоимость из-за легирования
- Требовательность к режимам нагрева
- Склонность к обезуглероживанию
🌍 Аналоги стали 4Х5МФС и сравнение
Российские аналоги: 3Х3М3Ф, 4Х4МВФС, 5ХНМ. Зарубежные аналоги: AISI H11 (США), DIN 1.2343 / X38CrMoV5-1 (Германия).
| Параметр | 4Х5МФС | 3Х2В8Ф | 5ХНМ | 4Х4МВФС | Х12МФ |
|---|---|---|---|---|---|
| C, % | 0,35-0,45 | 0,25-0,35 | 0,50-0,60 | 0,35-0,45 | 1,45-1,65 |
| Cr, % | 4,5-5,5 | 2,0-2,5 | 0,6-0,9 | 4,0-4,5 | 11,0-12,5 |
| Рабочая t, °C | до 600 | до 650 | до 500 | до 600 | до 400 |
| Твердость HRC | 50-54 | 48-52 | 44-48 | 50-54 | 60-64 |
| σв, МПа | 1500-1800 | 1400-1600 | 1200-1400 | 1500-1800 | 1900-2200 |
| Стойкость к термоударам | хорошая | отличная | удовлетворит. | хорошая | плохая |
| Основное применение | штампы горячей штамповки | пресс-формы для литья | штампы ковочные | штампы вырубные | штампы холодного деформирования |
Вывод: Сталь 4Х5МФС — оптимальный выбор для штампов горячего деформирования, работающих при температурах до 600°C. Для более высоких температур (до 650°C) выбирайте 3Х2В8Ф, для ударных нагрузок — 5ХНМ, для холодного деформирования — Х12МФ.
📄 Нормативные документы (ГОСТ на сталь 4Х5МФС)
💰 Цены на сталь 4Х5МФС (средние по РФ)
| Форма поставки | Цена за кг (руб) |
|---|---|
| Круг Ø20-60 мм | 250-350 |
| Полоса | 270-380 |
| Поковка | 300-420 |
Цены указаны ориентировочно. Возможны сезонные колебания.
Факторы, влияющие на стоимость: объём партии, форма поставки, состояние металла, регион поставки, дополнительная обработка.
❓ Часто задаваемые вопросы о стали 4Х5МФС
✅ ООО «СТАРТЕКС» — поставка стали 4Х5МФС по всей России с сертификатами. В наличии круг, полоса, поковка. Резка в размер, доставка авто и Ж/Д.