Москва
Каталог
Инструментальная сталь марки 4Х2НМФ: состав, свойства и сферы применения
Сталь 4Х2НМФ — инструментальная штамповая сталь, предназначенная для изготовления штампов, используемых при горячей штамповке изделий из заготовок высотой до 700 мм, в том числе из трудно деформируемых материалов. Благодаря сбалансированному химическому составу и оптимальным механическим характеристикам, марка 4Х2НМФ широко применяется в машиностроении и других отраслях, где требуется высокая износостойкость и прочность инструмента.
Краткое описание марки
Сталь 4Х2НМФ относится к группе инструментальных штамповых сталей, отличающихся высокой прочностью, твердостью и устойчивостью к термическим нагрузкам. Основное назначение — изготовление штампов для горячей штамповки, в том числе для работы с трудно деформируемыми материалами. Материал характеризуется низкой склонностью к отпускной хрупкости и флокеночувствительности, что обеспечивает стабильные эксплуатационные свойства в условиях интенсивных термических и механических нагрузок.
Нормативный документ
Производство и применение стали 4Х2НМФ регламентируется техническими условиями ТУ 24–1–12–180–0. На данный момент зарубежных аналогов по международным стандартам (ISO, DIN, AISI) не предусмотрено.
Расшифровка маркировки
Маркировка 4Х2НМФ расшифровывается следующим образом:
- 4 — среднее содержание хрома (Cr) 0,4%;
- Х — обозначение хрома;
- 2 — среднее содержание никеля (Ni) 0,2%;
- Н — обозначение никеля;
- М — обозначение молибдена (Mo);
- Ф — обозначение ванадия (V).
Данная система маркировки позволяет быстро определить основные легирующие элементы и их концентрацию в составе стали.
Химический состав
Химический состав стали 4Х2НМФ (массовая доля элементов, %):
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,32–0,40 |
| Кремний (Si) | 0,17–0,37 |
| Марганец (Mn) | 0,5–0,8 |
| Медь (Cu) | до 0,3 |
| Мышьяк (As) | до 0,08 |
| Никель (Ni) | до 0,3 |
| Сера (S) | до 0,04 |
| Фосфор (P) | до 0,035 |
| Хром (Cr) | 0,25 |
Такой состав обеспечивает высокую прочность, износостойкость и устойчивость к отпускной хрупкости, что особенно важно для инструментальных сталей, работающих в условиях высоких температур и нагрузок.
Механические свойства
Механические свойства стали 4Х2НМФ зависят от режима термообработки и размеров заготовки. Основные показатели:
| Показатель | Значение | Условия |
|---|---|---|
| Твердость по Бринеллю (HB 10-1) | 321–364 | После нормализации (890–910°C, охлаждение на воздухе) |
| Твердость по Бринеллю (HB 10-1) | 321–364 | После отпуска (530–620°C, охлаждение в печи/на воздухе) |
| Максимальное сечение, мм | до 700 | Для горячей штамповки |
| Критические точки Ac1, °C | 760 | Температура начала аустенитизации |
| Критические точки Ac3, °C | 820 | Температура полного превращения в аустенит |
Сталь 4Х2НМФ обладает высокой прочностью, хорошей вязкостью и устойчивостью к образованию трещин при термических нагрузках. Твердость после термообработки обеспечивает длительный срок службы инструмента.
Физические характеристики
Физические свойства стали 4Х2НМФ обеспечивают ее пригодность для работы в условиях высоких температур и значительных механических нагрузок:
- Плотность: 7,85 г/см³ (типичная для легированных сталей);
- Температура ковки: 1200–800°C;
- Теплопроводность: средняя для инструментальных сталей, обеспечивает равномерный прогрев при термообработке;
- Коэффициент линейного расширения: стандартный для сталей данного класса;
- Модуль упругости: 210 ГПа.
Сталь мало склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительности, что положительно сказывается на ее эксплуатационных характеристиках.
Области применения
Основная область применения стали 4Х2НМФ — машиностроение, где она используется для изготовления штампов, предназначенных для горячей штамповки изделий из заготовок высотой до 700 мм. Благодаря высокой прочности и износостойкости, материал востребован в следующих отраслях:
- Автомобилестроение (штампы для производства деталей кузова и шасси);
- Авиастроение (инструменты для формовки сложных деталей);
- Судостроение (штампы для крупных металлических конструкций);
- Тяжелое машиностроение (штампы для обработки трудно деформируемых сталей и сплавов);
- Производство промышленного оборудования (инструменты для горячей штамповки).
Типы деталей, изготавливаемых из данной марки
Из стали 4Х2НМФ изготавливают следующие виды инструментов и деталей:
- Штампы для горячей штамповки;
- Пресс-формы для обработки металлов;
- Крупногабаритные пуансоны и матрицы;
- Инструменты для объемной штамповки;
- Рабочие элементы прессов и ковочных машин;
- Детали, работающие при высоких температурах и нагрузках.
Аналоги в других странах с указанием стандартов
На данный момент прямых зарубежных аналогов стали 4Х2НМФ не существует. В отечественной практике в качестве заменителя может использоваться сталь 38Х2НМФ. В международных стандартах (ISO, DIN, AISI) аналогичные по свойствам стали отсутствуют, однако для подбора материала рекомендуется использовать консультации специалистов и сопоставление по химическому составу и механическим характеристикам.
Преимущества и ограничения
Преимущества
- Высокая прочность и твердость после термообработки;
- Устойчивость к отпускной хрупкости;
- Малая флокеночувствительность (низкая склонность к образованию внутренних дефектов);
- Длительный срок службы инструмента при работе в тяжелых условиях;
- Возможность изготовления крупных штампов (до 700 мм по высоте заготовки);
- Стабильные механические свойства при высоких температурах.
Ограничения
- Трудная свариваемость (требуется специальная подготовка и режимы сварки);
- Необходимость строгого соблюдения режимов термообработки для достижения оптимальных свойств;
- Отсутствие прямых зарубежных аналогов, что может затруднить импортозамещение в некоторых случаях.
FAQ — часто задаваемые вопросы
- Можно ли сваривать сталь 4Х2НМФ?
Сталь 4Х2НМФ относится к трудно свариваемым материалам. Для получения качественного сварного соединения требуется предварительный подогрев и последующая термообработка.
- Какой максимальный размер заготовки можно использовать для горячей штамповки?
Рекомендуется использовать заготовки высотой до 700 мм, что обеспечивает оптимальные механические свойства и долговечность инструмента.
- В чем отличие стали 4Х2НМФ от 38Х2НМФ?
Сталь 38Х2НМФ является отечественным аналогом 4Х2НМФ, однако отличается некоторыми нюансами в химическом составе и механических свойствах. Подбор аналога осуществляется с учетом требований к конечному изделию.
- Какие режимы термообработки рекомендуются для стали 4Х2НМФ?
Рекомендуется нормализация при температуре 890–910°C с последующим отпуском при 530–620°C. Охлаждение производится на воздухе или в печи.
- Для каких отраслей наиболее востребована сталь 4Х2НМФ?
Сталь востребована в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении, судостроении и производстве промышленного оборудования.
Заключение
Сталь 4Х2НМФ — оптимальный выбор для изготовления штампов и инструментов, работающих в условиях высоких температур и значительных механических нагрузок. Благодаря сбалансированному химическому составу и отличным механическим характеристикам, материал обеспечивает длительный срок службы и надежность инструмента. Если вы ищете поставщика стали 4Х2НМФ или хотите получить консультацию по подбору материала — оставьте заявку на сайте компании «ОборонСпецСплав». Наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение для ваших производственных задач.