Стали для измерительного инструмента

Должны иметь: высокую износостойкость для того, чтобы инструмент сохранял точные размеры и состояние поверхности, полученные доводкой; коэффициент теплового расширения, мало изменяющийся при колебаниях температуры; удовлетворительную вязкость для того, чтобы инструмент не выкрашивался при случайных ударах в эксплуатации.

Для получения высокой твердости стали для измерительного инструмента должны обрабатываться на мартенситную структуру.

Для измерительного инструмента применяются стали марок: X (ШХ15), ХГ, 20, 20Х, 50, 55, 40X13. Для плоскопараллельных мер и калибров применяют стали X (ШХ15) и ХГ. Сталь ХГ содержит повышенное количество углерода (1,3-1.5%).

Инструменты из этих сталей для получения однородной структуры предварительно подвергают нормализации с 850-860⁰С и отпуску при 600⁰С длительностью 1 ч.

Закалка сталей X и ХГ осуществляется с 840-850 ⁰С в масле. Более высокий нагрев при закалке вызывает увеличение количества остаточного аустенита. В закаленной стали с течением времени происходят превращения, изменяющие объем и размеры инструмента (старение). Причинами изменений являются процессы превращения остаточного аустенита в мартенсит и уменьшение степени тетрагональности решетки мартенсита (распад мартенсита).

Для предупреждения старения измерительные инструменты под- вергают обработке холодом при -70⁰С, а затем длительному (24-60 ч) отпуску при 120-130 ⁰С.

Целесообразно после шлифования производить повторный отпуск длительностью 2-3 ч для предупреждения возникновения шлифовочных трещин. Твердость после указанной обработки 62-64HRC.

Скобы, шаблоны, лекала изготавливают из низкоуглеродистых сталей 20, 20Х или среднеуглеродистых 50, 55. Инструменты из сталей 20 и 20Х подвергают цементации, закаливают с 790-810⁰ С в масле (сталь 20Х) или в воде (сталь 20). Отпуск проводят при 150—180⁰С в течение 2—3 ч. Вследствие незначительной толщины цементированного слоя (детали из листовой стати) и малого влияния протекающих в нем превращений на изменения общего объема стали отпуск большей длительности не требуется.

Инструменты из сталей 50 и 55 закаливают с индукционным нагревом. Это позволяет получить меньшую деформацию и обеспечивает возможность правки. Отпуск — при 150—180⁰С в течение 2—3 ч. Износостойкость закаленного слоя сталей 50 и 55 меньше, чем цементированного.

Сталь 40X13 применяют для инструментов, требующих устойчивости против коррозии. После закалки (нагрев до 950—1000⁰С. охлаждение в масле) производят отпуск при 120-130⁰С длительностью от 12 до 50 ч. Твердость стали не превышает 54-57HRC, что затрудняет получение очень чистой поверхности при доводке.

Стали для штампов и пресс-форм. Штамповые стали предназначены для изготовления инструментов, деформирующих металл Штамповые стали делятся на две группы: стали для холодного деформирования и стли для горячего деформирования.

Штамповые стали для холодного деформирования должны иметь высокие твердость и прочность, высокую износостойкость, удовлетворительную вязкость и высокую прокаливаемость. Вместе с тем стали должны давать минимальные объемные изменения npи закалке, что особенно важно для штампов сложной формы.

Для штампов простой формы и небольших размеров применяют углеродистые стали У10А-У12А. Ввиду небольшой прокаливаемости их следует применять для относительно легких условий работы (при малых степенях деформаций и незначительной твердости штампуемого материала).

Температуры отпуска определяют необходимой твердостью инструмента (например, сталь У10А имеет твердость 58HRC после закалки и отпуска 250—350⁰С).

Накатные ролики и плашки, фильеры для волочения изготавливают из высокохромистых сталей (содержание хрома -12%), обладающих высокой износостойкостью, повышенной теплостойкостью и т.д. Большое количество избыточной карбидной фазы делает высокохромистые стали износоустойчивыми.

Стали Х12Ф1 и XI2М подвергают различным режимам терми-ческой обработки, после которых они приобретают твердость свыше 60HRC. Указанную твердость стали получают после закалки с температуры 1050-1070⁰С, с охлаждением в масле или селитре. Структура закаленной стали — мартенсит, карбиды и остаточньй аустенит (20-25%). Затем дают низкотемпературный отпуск (150-18 ⁰С). Твердость 62-64HRC. Если температуру отпуска немного поднять (180-200⁰С ), то твердость снизится до 58-60HRC. Такая обработка носит название закалки на первичную твердость.

При закалке с более высоких температур 1150-1170⁰С) и охлаждении в масле или селитре в структуре закаленной стали увели-чивается количество остаточного аустенита (до 35-45%), твердость закаленной стали уменьшается до 50HRC.

Для превращения остаточного аустенита и получения высокой твердости после закалки проводят двух-, четырехкратный отпуск.

В нашем производстве широко используют стали 9ХС, ХВГ, ШХ15.

Их закаливают на различную твердость в зависимости от назначения, как правило их твердость составляет 50-55НRC.