5хнм сталь расшифровка марки стали

Сталь 5ХНМ инструментальная штамповая

Эта сталь относится к категории среднелегированных штампованных сталей. Она обладает высокой прочностью. Сталь инструментальная штамповая 5ХНМ имеет высокий коэффициент вязкости и износостойкости.

Химический состав стали

Как и многие марки стали, она имеет в своём составе достаточно большой набор химических элементов. Чтобы точнее определить характеристики необходимо знать каков химический состав сплава 5ХНМ. В соответствие с ГОСТ в её состав входят следующие основные элементы:

  • основным элементом является железо, которое составляет почти 95%;
  • легирующие элементы составляют около 3%;
  • в остальные 2% входят медь, молибден, сера, свинец и другие элементы.

Расшифровка стали 5ХНМ определяется наличием включённых в сплав элементов. В Любая сталь 5 означает количество углерода, которое входит в состав сплава. Заглавные буквы Х, Н, М свидетельствуют о наличии в сплаве таких легирующих элементов как: хром, никель, молибден. Для поддержания требуемых характеристик производители стараются выпускать сталь 5ХНМ на основании установленных стандартов.

Характеристики сплава 5ХНМ

К основным характеристикам этого сплава относятся физические, механические и технологические характеристики. Инструментальная штамповая сталь 5ХНМ имеет следующие физические характеристики:

  • коэффициент теплопроводности в зависимости от температуры повышается до 46 Вт/(м×°С);
  • удельное электрическое сопротивление (с повышением температуры снижается до 160 МОм×м);
  • удельная теплоёмкость сплава равна 500 Дж/(кг×град);
  • максимальный коэффициент линейного расширения равен 14,2;
  • среднее значение плотности равняется 7800 кг/м 3 ;

Квадрат 90х90мм Ст 5хнм

Механические характеристики определяются следующими параметрами:

  • допустимым пределом кратковременной прочности — 1570 МПа;
  • пределом текучести — 1420 МПа;
  • относительным удлинением на разрыв 9 %;
  • ударной вязкостью — 78 Дж/м 2 (измерена при температуре 700 °С);
  • твёрдость 241 МПа.

По технологическим свойствам марка 5ХНМ имеет следующие показатели:

  • температура ковки (начало процесса происходит при температуре 1240 °С, завершается при температуре 750 °С);
  • свариваемость (ограничено свариваемая, поэтому не применяется для создания сложных сварных конструкций);
  • обработка режущим инструментом допустима в отожженном состоянии;
  • флокеночувствительность достаточно высокая;
  • совершенно не склона к так называемой отпускной хрупкости.

Этот сплав поддаётся таким видам обработки как закаливание, ковка, штамповка, резание. Для стали 5ХНМ допускается термообработка. При этой обработке температурные параметры закаливания и требуемое время отпуска зависит от габаритов обрабатываемой заготовки.

В то же время он обладает ограниченными свойствами по свариваемости. Поэтому его стараются не применять для монтажа конструкций, где необходима сварка.

Производители предлагают сталь 5ХНМ ГОСТ следующего сортамента:

  • различного вида прокат (сортовой и фасонный);
  • листы различных размеров;
  • полосы различной ширины;
  • шлифованный и калиброванный пруток;
  • кованые заготовки;
  • проволока.

Сферы применения

По существующей классификацией инструментальных легированных сталей 5ХНМ относят ко второй группе подобных сплавов. Они предназначены для изготовления инструментов и оборудования, используемого на предприятиях среднего и тяжёлого машиностроения. Его производят посредством штамповки и ковки. Из этого сплава изготавливают:

  • различные штампы (как горячие, так и холодные);
  • так называемые молотковые штампы (применяются в различных пневматических, гидравлических, паровоздушных прессах);
  • блоков матриц, используемых в качестве дополнительных вставок;
  • валов и колец обрабатывающих станков и прокатных станов.

Применение стали 5ХНМ для изготовления такого оборудования обусловлено способностью удовлетворять высоким требованиям. К этим требованиям относятся:

  • высокие прочностные характеристики;
  • максимально возможное сопротивление скоротечному удару;
  • высокая износоустойчивость;
  • отличная теплопроводность (должен обеспечиваться быстрый отвод образовавшегося у поверхности штампа тепла);
  • глубокая прокаливаемость (особенно это свойство особенно необходимо для крупногабаритных штампов);
  • способность сохранять целостность поверхности (обладать высокой сопротивляемости образованию на поверхности трещин из-за так называемого разгара, то есть быстрого нагрева и последующего охлаждения);
  • способностью хорошо подвергаться таким видам обработки как отжиг и закалка;
  • допустимой красностойкостью (жаропрочные свойства изготовленного штампа не должны снижаться в процессе работы, под продолжительным воздействием повышенных температур, он должен продолжительное время сопротивляться отпуску);
  • высокая вязкость (во время работы штампа ударному воздействию одновременно подвергается обрабатываемая заготовка и поверхность штампа, поэтому металл штампа должен обладать требуемой вязкостью, чтобы сохранять продолжительное время свои геометрические формы);
  • обладать заданной отпускной хрупкостью (особенно это необходимо для штампов больших размеров);
  • иметь хорошую слипаемость (штамп должен противостоять эффекту адгезии, прилипанию поверхности заготовки к рабочей поверхности штампа, это позволит получать штампованные изделия с заданными свойствами в течение длительного времени и значительно увеличить срок службы агрегата).

Этот материал имеет как отечественные, так и зарубежные аналоги. Отечественными аналогами стали 5ХНМ являются — 5ХНВ, 5ХГМ, 5ХНВС и некоторые другие из второй группы. Более подробную информацию можно найти в марочнеке сталей и соответствующих стандартах.

Подобный металл производятся во многих странах мира. Наиболее известным аналогами являются: Т61206 – производится в США, 1.2711 и 1.2713.55 – изготавливается в Германии, 55NCDV7 и 55NiCrMoV7 – во Франции, 5CrNiMo в Китае.

Читайте также:  Выделения были коричневые стали темными

Источник

Сталь марки 5ХНМ

Марка: 5ХНМ (заменители: 5ХНВ, 5ХГМ, 4ХМФС, 5ХНВС, 4Х5В2ФС)
Класс: Сталь инструментальная штамповая
Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-2000 , ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006. Калиброванный пруток ГОСТ 5950-2000 , ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованый пруток и серебрянка ГОСТ 5950-2000 , ГОСТ 14955-77. Полоса ГОСТ 4405-75 . Проволока ГОСТ 10543-98. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-2000 , ГОСТ 1133-71, ГОСТ 7831-78.
Использование в промышленности: молотовые штампы паровоздушных и пневматических молотов с массой падающих частей свыше 3 т, прессовые штампы и штампы машинной скоростной штамповки при горячем деформировании легких цветных сплавов, блоки матриц для вставок горизонтально-ковочных машин.

Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org
Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org
5ХНМ труба, лента, проволока, лист, круг 5ХНМ

Химический состав в % стали 5ХНМ
C 0,5 — 0,6
Si 0,1 — 0,4
Mn 0,5 — 0,8
Ni 1,4 — 1,8
S до 0,03
P до 0,03
Cr 0,5 — 0,8
Mo 0,15 — 0,3
Cu до 0,3
Fe
Свойства и полезная информация:
Термообработка: Закалка 850 o C, масло, Отпуск 460 — 520 o C.
Температура ковки: ºС: начала 1240, конца 750. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-350 мм — в яме.
Твердость материала: HB 10 -1 = 241 МПа
Температура критических точек: Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 780 , Ar3(Arcm) = 640 , Ar1 = 610 , Mn = 230
Свариваемость материала: не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность: чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Обрабатываемость резанием: в отожженном состоянии при HB 286 и σв=900 МПа, К υ тв. спл=0,6 и Кυ б.ст=0,3
Твердость (ГОСТ 5950-73)
Состояние поставки, режимы термообработки HRC
Прутки и полосы отожженные или высокоотпущенные
Образцы Закалка 850 ºС, масло Отпуск 550 ºС
Подогрев 700-750 ºС. Закалка 840-860 ºС, масло. Отпуск
400-480 ºС (режим окончательной термообработки)
500-550 ºС (режим окончательной термообработки)
До (241)
Св. 36

44-48
40-43

Механические свойства стали 5ХНМ в зависимости от сечения
Сечение, мм σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ4 (%) ψ % KCU (Дж / см 2 ) Твердость
поверхностн HRC сердцевины НВ
Закалка 850 ºС, масло. Отпуск 460-520 ºС
до 100
100-200
200-300
300-500
500-700

1420
1270
1130
930

1570
1470
1320
1180

9
11
12
15

35
38
36
40

34
44
49
78
57
42-47
40-44
37-42
35-39

375-429
352-397
321-375
302-341
Твердость стали 5ХНМ в зависимости от температуры отпуска
Температура отпуска, °С σ0,2 (МПа) σв(МПа) δ5 (%) ψ % KCU (Дж / cм 2 ) HB (HRC)
Закалка 850 ºС, масло. Выдержка при отпуске 2 ч
400
450
500
550
1370
1400
1270
1180
1570
1490
1370
1310
10


40
36
36
35
33
37
46
59
(47)
(45)
(43)
(40)
Закалка 840 — 860 ºС, масло или вода масло
450-510
500-550
560-600










415-477
341-388
285-321
Твердость стали 5ХНМ в зависимости от температуры испытания
Температура испытания, °С HRC
Закалка 850 ºС. Отпуск 450 ºС
400
500
550
600
43
39
37
26
Закалка 850 ºС. Отпуск 500 ºС
400
500
550
600
39
28

26
Теплостойкость
Температура, ºС Время, ч
HRC
590 4 37
Физические свойства стали 5ХНМ
T (Град) E 10 — 5 (МПа) a 10 6 (1/Град) l (Вт/(м·град)) r (кг/м 3 ) C (Дж/(кг·град)) R 10 9 (Ом·м)
20
100 38 300
200 12.6 40 250
300 42 200
400 42 160
500 44
600 14.2 46

Расшифровка марки стали 5ХНМ: наличие цифры 5 в начале марки говорит о том, что в стали содержится 0,5% углерода, а буквы Х, Н и М свидетельствуют о присутствии в стали соответственно хрома, никеля и марганца в количестве не превышающем 1,5%, таким образом перед нами легированная сталь.

Применение стали 5ХНМ и термообработка изделий: для изготовления штампов применяются следующие марки сталей: углеродистые и легированные 5ХНМ и некоторые другие.

Основные требования, предъявляемые к стали для изготовления штампов, следующие:

1) высокая прочность, достаточное сопротивление удару и высокая износоустойчивость при повышенных температурах, — чтобы штампы не разрушались и сохраняли свою форму во время работы;

2) хорошая теплопроводность для быстрого отвода тепла от рабочей поверхности в глубь штампа;

3) значительная прокаливаемость (что особенно важно для крупных штампов);

4) высокая сопротивляемость возникновению трещин разгара, возникающих на рабочей поверхности вследствие периодичности нагрева и охлаждения штампов.

Штампы, изготовленные из углеродистой стали, быстро выходят из строя, вследствие малой глубины закалённого слоя и низкого предела температур (325-350°), до которых штамп может нагреваться во время работы. Поэтому углеродистую сталь можно применять для малых штампов простой формы.

Для изготовления штампов, работающих в тяжёлых условиях, наиболее часто применяется сталь 5ХНМ или её заменитель сталь 5ХГМ. Никель в стали 5ХГМ заменён марганцем, который, сохраняя глубокую прокаливаемость стали, несколько уменьшает ударную вязкость. Для получения необходимой вязкости штампы из стали 5ХГМ отпускают при более высокой температуре, чем штампы из стали 5ХНМ.

Кованые заготовки штампов подвергают отжигу, чтобы снизить твёрдость, снять внутренние напряжения и подготовить структуру для последующей закалки. Поковки, остывающие после их изготовления медленно, в утеплённых ямах или шлаке, можно загружать для отжига в печь, нагретую до требуемой температуры, и греть со скоростью, которую допускает данная печь. Поковки, остывающие после их изготовления быстро, на полу мастерской, загружают в печь при температуре 400-500° и греют до требуемой температуры вместе с печью.

Если нагрев происходит неравномерно, то необходимо во всех случаях замедлять его, производя одну-две выдержки при промежуточных температурах. Медленное остывание после нагрева мелких и средних поковок можно достичь упаковкой их в ящики с засыпкой, а крупных поковок — периодическим отключением и включением печи.

Штампы, поступающие в капитальный ремонт, вместо отжига подвергают высокому отпуску. Для этого штампы закладывают в печь, нагретую до требуемой температуры, выдерживают 2-3 часа, вынимают из печи и оставляют на воздухе до полного охлаждения.

Иногда крупные штампы подвергаются закалке в заготовках (кубиках) до механической обработки. При этом потеря твёрдости компенсируется отсутствием деформации готового штампа. Такие заготовки нагревают под закалку без упаковки.

При закалке полностью обработанных штампов необходимо принять меры для предохранения рабочей поверхности от окисления (рисунок слева). В качестве изолирующей засыпки применяют отработанный карбюризатор или пережжённую чугунную стружку.

Мелкие и средние штампы, а также кубики можно загружать в печь, нагретую до температуры закалки, без опасения образования трещин или деформации, тем более, что рабочая часть штампа прогревается сравнительно медленно, так как находится под слоем засыпки. Прогрев при температуре закалки должен обеспечить полное растворение углерода и других элементов в аустените.

Ниже приводим режим термической обработки штампов, изготовленных из стали 5ХНМ в электропечи Н15, применяемый на одном из заводов в течение ряда лет и полностью себя оправдавший (штамп Ф 150 мм, высотой 140 мм):

1) загрузка в печь, нагретую до температуры 830-850°, и выдержка в течение 2 час.;

2) закалка в масле, выдержка до достижения температуры 100-200° примерно 15-20 мин.;

3) загрузка в отпускную печь, нагретую до температуры 350 -400°, нагрев до температуры 520-560° при общей выдержке 6 час.;

4) выгрузка на воздух, зачистка и контроль твёрдости (Rc = 41 -47).

При загрузке нескольких штампов в печь следует для ускорения нагрева ставить их на расстоянии 100-150 мм один от другого.

Штампы крупные и с весьма резкими переходами надо прогревать медленнее. Ниже приводятся режимы термической обработки крупных молотовых штампов, изготовленных из стали 5ХНМ, применяемые на Кировском заводе:

Режимы Штамп 250х250х305 мм Штамп 500х500х360 мм
Закалка
Температура печи при загрузке штампа
Выдержка при 650 °С
Время нагрева до 830-850 °С
Выдержка при 830-850 °С
Закалка в мсле при 30-50 °С, выдержка
650
2,5 часа
1,5 часа
4,5 часа
20-25 мин
650
3,5 часа
1,5 часа
7,5 часа
40-50 мин
Отпуск
Температура печи при загрузке штампа
Выдержка при 400 °С
Время нагрева до 480-520 °С
Выдержка при 480-520 °С
Охлаждение
Зачистка и контроль твердости HB
400
1,5 часа
1 час
7 часов
на воздухе
364-418
400
3 часа
1,5 часа
9 часов
на воздухе
340-387

При закалке штампов, особенно крупных, необходимо обеспечить хороший отвод нагретого масла. Для этого в масляные закалочные ванны устанавливают масляные души (рисунок справа) или подводят в бак трубку от вентилятора и охлаждают масло продувкой воздуха. Штампы малых и средних размеров можно охлаждать покачиванием в масле (зажатыми в клещах).

Для уменьшения внутренних напряжений штампы из легированной стали охлаждают в масле не до полного остывания, а до температуры 150-200°, после чего их вынимают и немедленно передают для отпуска, так как полное охлаждение штампов может привести к образованию трещин. Общее время пребывания штампов в отпускной печи должно быть в пределах 2,5 мин. на каждый миллиметр наименьшего сечения, из которых выдержка при температуре отпуска составляет примерно около 70% общего требуемого времени.

Примеры: 1. Отпуск штампа Ф 200 мм и высотой 150 мм должен продолжаться 2,5 х 150 = 375 мин. 6 час. 15мин., выдержка при температуре отпуска = 6 час. 15 мин. х 0,7 = 4 часа 20 мин.

2. Отпуск штампа Ф 100 мм и высотой 150 мм должен продолжаться 2,5 мин. х 100 = 250 мин. = 4 часа 10 мин., выдержка при температуре отпуска = 4 час. 10 мин. х 0,7 = 2 часа 55 мин.

В молотовых штампах необходимо дополнительно отпускать хвостовик до твёрдости Нв = 250 — 300 для того, чтобы избежать поломок при ударах. Для этого рабочая поверхность и одна боковая сторона штампа зачищаются наждачным полотном, после чего штамп помещается хвостовиком на специально подогреваемую плиту или же в окно печи. Выдержка продолжается до тех пор, пока на рабочей поверхности появится цвет побежалости, а хвостовик нагреется до тёмнокрасного цвета.

Штампы, изготовленные из углеродистой стали, проходят следующий режим термической обработки (при нагреве в электропечи).

1. Нормализацию: а) загрузку в печь, нагретую до требуемой температуры; б) выдержку при этой температуре из расчёта 0,8 мин. на каждый миллиметр наименьшего сечения; в) выгрузку и охлаждение на спокойном воздухе.

2. Закалку: 1) загрузку в печь, нагретую до температуры закалки; б) выдержку из расчёта 0,8 мин. на каждый миллиметр наименьшего сечения; в) охлаждение в воде до температуры 150-200° и перенос в масло.

3. Отпуск: а) загрузку в печь, нагретую до температуры отпуска (350-430 е ); б) выдержку из расчёта 2,0 мин. на каждый миллиметр сечения; в) охлаждение на воздухе; г) отпуск хвостовика.

Требуемая твёрдость рабочей части штампов Rс = 45 — 50.

Перед загрузкой штампов в печь для нормализации и закалки принимают меры по предохранению рабочей поверхности от окисления. Выдержка в воде должна быть наименьшей и перенос в масляную ванну следует производить как можно быстрее, чтобы не успел произойти самоотпуск поверхности за счёт внутреннего тепла штампа.

Для закалки штампов с глубокими ручьями в водяных баках устраивают душ, подобно масляному.

Штампы малых и средних размеров можно калить с самоотпуском по следующему режиму: 1) нагреть штамп под закалку; 2) охладить в воде под душем рабочую поверхность, оставляя при этом хвостовую часть горячей; 3) вынуть штамп из воды, зачистить быстро рабочую и одну боковую поверхности; 4) при появлении на рабочей поверхности синего цвета побежалости штамп погрузить в масло до полного охлаждения.

При частичном охлаждении в воде полностью нагретого штампа в месте выхода его из воды часто образуются глубокие трещины, поэтому штамп в воде необходимо перемещать вверх и вниз, чтобы не было резкого перехода от высокой температуры к низкой.

Следует категорически предостеречь против резких местных нагревов калёных штампов. Приварку хвостовиков, рукояток и пр. производить до закалки.

Прессформы для литья изготовляют из легированных сталей ЗХ2В8, 4Х8В2, 5ХНМ, 5ХГМ, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 40ХН, 40ХС.

Основные требования, предъявляемые к стали для пресс-форм: высокая теплопроводность, обеспечивающая быстрый отвод тепла; высокая прочность при повышенных температурах; высокое сопротивление напряжениям, возникающим в прессформах от резкого изменения температуры при заливке металла.

Термическая обработка прессформ производится по таким же режимам, как и штампов из соответствующих марок сталей.

Твёрдость готовых прессформ должна быть в пределах R = 40-43.

Краткие обозначения:
σв — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа ε — относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05 — предел упругости, МПа Jк — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2 — предел текучести условный, МПа σизг — предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4,δ10 — относительное удлинение после разрыва, % σ-1 — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж — предел текучести при сжатии, МПа J-1 — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν — относительный сдвиг, % n — количество циклов нагружения
s в — предел кратковременной прочности, МПа R и ρ — удельное электросопротивление, Ом·м
ψ — относительное сужение, % E — модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 T — температура, при которой получены свойства, Град
s T — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа l и λ — коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB — твердость по Бринеллю C — удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV — твердость по Виккерсу pn и r — плотность кг/м 3
HRCэ — твердость по Роквеллу, шкала С а — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o — T ), 1/°С
HRB — твердость по Роквеллу, шкала В σ t Т — предел длительной прочности, МПа
HSD — твердость по Шору G — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник