8.2.5. Инструментальные материалы

8.2.5.1. Углеродистые и легированные инструментальные стали

Для изготовления режущих инструментов применяют качественные углеродистые инструментальные стали У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 и высококачественные углеродистые инструментальные стали У7А, У8А, У9А и так далее. Качественные углеродистые инструментальные стали со­держат до 0,05% серы и фосфора. Высококачественные - до 0,025% серы и фосфора. Эти стали подвергают закалке от 760°С - 820°С и, как правило, низкому отпуску (в зависимости от назначения инструмента). После такой термической обработки инструменты имеют твердость HRС 62-64, структуру - отпущенный мартенсит + вторичный цементит + оста­точный аустенит (несколько процентов). Углеродистые инструментальные стали имеют высокие механические свойства, хорошо шлифуются.

К недостаткам углеродистых инструментальных сталей следует отне­сти низкую прокаливаемость (глубину проникновения закаленной зоны). Закалку инструментов производят в воде, что обуславливает большие внутренние напряжения, деформацию инструмен­тов и образование трещин. Вторым недостатком инструментальных угле­родистых сталей является их низкая теплостойкость 200°С. При более вы­соких температурах нагрева в процессе резания происходят структурные превращения, связанные с распадом мартенсита отпуска, обуславливающие снижение твердости режущего лезвия инструмента, а, следовательно, при­тупляемость и быстрый его износ. Поэтому из углеродистых инструмен­тальных сталей изготавливают металлорежущие инструменты, работающие с низкими скоростями резания: напильники, зубила, шаберы, ножницы по металлу, ручные развертки, метчики, плашки.

8.2.5.2. Легированные инструментальные стали имеют повышенную тепло­стойкость по сравнению с углеродистыми инструментальными (250° С). Марки наиболее распространенных легированных инстру­ментальных сталей : Х, 9ХС, ХВГ, ХВ5.

Эти стали обладают повышенной прокаливаемостью. Инструменты из этих сталей закаливают в масле (при ступенчатой закалке - в соли) и прокаливают насквозь. Меньшая скорость охлаждения при закалке умень­шает опасность образования трещин, деформации и коробления, что на­блюдается при закалке углеродистых инструментальных сталей. Из этих сталей изготавливают фасонные резцы, сверла, протяжки, метчики, плаш­ки, фрезы.

8.2.5.3. Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали предназначены для изготовления инструмен­тов (резцов, сверл, фрез), работающих при высоких скоростях резания. Те­плостойкость быстрорежущих сталей составляет 500° - 600° С. По­этому инструмент из быстрорежущей стали более производителен, чем ин­струмент из углеродистой стали. Еще большую производительность можно достигнуть используя инструмент из твердого сплава, так как нагрев до 800°С мало влияет на его твердость.

Все быстрорежущие стали обозначаются буквой Р, следующая цифра - содержание вольфрама (буква В пропускается), затем указываются цифры после букв М, Ф, К, показывающие содержание молибдена, ванадия и кобальта. Наиболее распространенные марки быстрорежущих сталей: Р18, Р12, Р9, Р6М5,Р6М2Ф5.

Перед термической обработкой быстрорежущие стали, как правило, подвергают отжигу. Обычно проводят изотермический отжиг.