Круг 3Х2В8Ф

Круг стальной 3Х2В8Ф — теплостойкая инструментальная штамповая сталь для горячего деформирования.

О марке стали 3Х2В8Ф

Сталь 3Х2В8Ф — это высоколегированная инструментальная штамповая сталь, отнесённая к классу теплостойких сталей повышенной вязкости. Марка разработана для изготовления тяжело нагруженного прессового инструмента, работающего при температурах до 650 °C в условиях циклических тепловых и механических нагрузок. По теплостойкости и карбидному упрочнению 3Х2В8Ф приближается к быстрорежущим сталям, но превосходит их по ударной вязкости за счёт пониженного содержания углерода.

Расшифровка маркировки: 3 — среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,30%), Х2 — легирование хромом около 2% (по ГОСТ 5950-2000 — 2,2–2,7%), В8 — вольфрам около 8% (7,5–8,5%), Ф — ванадий (0,2–0,5%). Каждый элемент выполняет строго определённую роль: вольфрам формирует твёрдые карбиды, которые не растворяются при рабочих температурах штампа и сохраняют упрочнение до 650 °C; хром повышает прокаливаемость и стойкость к окислению; ванадий измельчает зерно и обеспечивает дисперсионное упрочнение при отпуске; углерод формирует карбидную фазу, обеспечивающую износостойкость рабочих поверхностей.

По сравнению с близкой маркой 4Х5В2ФС (ЭИ958) сталь 3Х2В8Ф содержит больше вольфрама (8% против 2%), что обеспечивает более высокую теплостойкость — до 650 °C против 600 °C, но несколько меньшую ударную вязкость.

Химический состав (ГОСТ 5950-2000)

Температура критических точек

Термообработка и механические свойства

Сталь 3Х2В8Ф раскрывает свои свойства только после правильно подобранной термообработки. Поставка осуществляется в отожжённом состоянии (твёрдость не более 241 HB), в котором сталь удовлетворительно обрабатывается резанием. Рекомендуемые режимы:

• Отжиг — нагрев до 860–880 °C, выдержка 2–3 часа, медленное охлаждение с печью. Снимает напряжения после ковки, улучшает обрабатываемость.
• Закалка — подогрев до 840–860 °C (предварительный), затем нагрев до 1070–1150 °C (в зависимости от требуемой теплостойкости), охлаждение в масле. Высокая температура закалки необходима для растворения карбидов вольфрама и ванадия в аустените. Важно: при нагреве под закалку сталь склонна к обезуглероживанию — требуется защитная атмосфера (вакуум, инертный газ) или специальные пасты.
• Отпуск — многократный высокий отпуск при 580–660 °C (2 часа, 2–3 цикла). Превращает остаточный аустенит и выделяет дисперсные карбиды, обеспечивая максимальную теплостойкость и вязкость.

Ключевая особенность стали 3Х2В8Ф — сохранение твёрдости при нагреве. При 600 °C твёрдость составляет 38–42 HRC — для большинства инструментальных сталей это значение недостижимо. При 650 °C — 33 HRC. Именно эта характеристика делает марку незаменимой для инструмента горячего деформирования.

Типичная ошибка — попытка получить максимальную твёрдость с помощью низкого отпуска. Для 3Х2В8Ф твёрдость 46–48 HRC после высокого отпуска обеспечивает значительно больший ресурс инструмента, чем 52 HRC после низкого — высокий отпуск снимает внутренние напряжения и переводит остаточный аустенит в мартенсит, повышая ударную вязкость.

Физические свойства

Технологические свойства

• Прокаливаемость — высокая. Благодаря значительному содержанию вольфрама (8%) и хрома (2,5%) сталь равномерно закаливается по сечению заготовок средних и крупных размеров.
• Свариваемость — не применяется для сварных конструкций. При необходимости ремонта инструмента применяется аргонодуговая сварка с предварительным подогревом до 300–400 °C и последующим медленным охлаждением.
• Обрабатываемость резанием — удовлетворительная в отожжённом состоянии (HB 200–220, σвσв​ = 710 МПа). Коэффициент обрабатываемости: KuKu​ для твёрдосплавного инструмента — 0,9, для быстрорежущей стали — 0,45. Наличие твёрдых карбидов вольфрама делает сталь абразивной — требуются умеренные скорости резания и интенсивное охлаждение. После закалки — только абразивная обработка.
• Ковка — начало 1200 °C, конец 900 °C. Охлаждение до 750 °C на воздухе, далее — в песке (замедленное охлаждение обязательно).
• Флокеночувствительность — чувствительна. Обязательно медленное охлаждение после ковки и термообработки.
• Склонность к отпускной хрупкости — склонна. Необходим контроль режимов отпуска и скорости охлаждения после него.
• Обезуглероживание — сталь сильно подвержена выгоранию углерода с поверхности при нагреве под закалку. Требуется защитная атмосфера или специальные пасты.
• Азотируемость — сталь хорошо поддаётся азотированию, твёрдость азотированного слоя достигает 1000–1600 HV.

Где применяется круг 3Х2В8Ф

Горячекатаный и кованый круг из стали 3Х2В8Ф служит заготовкой для производства тяжело нагруженного инструмента горячего деформирования:

Инструмент для горячего деформирования:

• вставки штампов окончательного ручья для горячей штамповки легированных конструкционных и жаропрочных сталей;
• матрицы и пуансоны для горячего выдавливания;
• инструменты для прессования на горизонтально-ковочных машинах;
• молотовые штампы, работающие при длительном контакте с раскалённой заготовкой.

Литейная оснастка:

• пресс-формы для литья под давлением медных сплавов;
• детали форм для литья алюминиевых и магниевых сплавов при повышенных температурах.

Прочий инструмент:

• ножи для горячей резки металла;
• детали прессового оборудования, работающие при температурах до 650 °C.

Основные отрасли-потребители: машиностроение, металлургия, авиационная и оборонная промышленность, производство крепежа, инструментальное производство.

Сравнение со смежными марками

Сталь 3Х2В8Ф — выбор для самых тяжёлых температурных режимов, где другие штамповые стали теряют твёрдость и разупрочняются.

Аналоги и заменители

Российские заменители: 4Х5В2ФС (ЭИ958), 4Х2В2МФС, 5Х3В3МФС (ДИ-23).

Зарубежные аналоги:

Нормативная база и сортамент