34. Инструментальные стали

Инструментальные стали - это особая группа сталей, обладающих специфическими свойствами. Эти стали предназначены для изготовления режущего, измеритель­ного инструмента, штампов.

По условиям работы инструмента к углеродистым ин­струментальным сталям предъявляют следующие требо­вания:

1. стали для режущего инструмента (резцы, сверла, метчики, фрезы и др.) должны обладать высокой твердо­стью, износостойкостью и теплостойкостью;

2. стали для измерительного инструмента должны быть твердыми, износостойкими и длительное время со­хранять размеры и форму инструмента;

3. стали для штампов (холодного и горячего деформи­рования) должны иметь высокие механические свойства (твердость; износостойкость, вязкость), сохраняющиеся при повышенных температурах;

4. стали для штампов горячего деформирования дол­жны обладать устойчивостью против образования повер­хностных трещин при многократном нагреве и охлажде­нии.

Большое значение имеют технологические свойства - малые объемные изменения при закалке, обрабатываемость давлением, резанием, шлифуемость, устойчивость против перегрева.

Основной состав сталей: содержание углерода - 0,7-1,3%. Для инструмента, работающего с ударом, количество углерода понижено до 0,3-0,5 %.

Основные легирующие элементы: хром, марганец, кремний и другие карбидообразующие элементы (вольфрам, ванадий, молибден, ниобий, а также кобальт).

Термическая обработка на высокую твердость HRC 58 - 62 - закалка с последующим низким отпуском на структуру мартенсит отпуска. Для инструментов, от которых требуется повышенная вязкость, - средний отпуск на твердость HRC 35-45.

Инструментальные стали классифицируют:

1. по прокаливаемости:

• нетеплостойкие стали небольшой прокаливаемости,

• низколегированные повышенной прокаливаемости,

• средне- и высоколегированные.

2. по теплостойкости:

• нетеплостойкие;

• полутеплостойкие;

• теплостойкие.

3. по назначению:

• для режущего инструмента - HRC 62-65;

• штамповые стали для холодного деформирования - HRC > 60;

• штамповые стали для горячего деформирования - HRC 48-55;

• стали для измерительного инструмента - HRC 65-67.

Углеродистые инструментальные стали

Маркировка - буква У и число, показывающее содержание углерода в десятых долях % - У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13, У10А, У13А. Буква А в конце маркировки (У10А, У12А) показывает, что сталь высококачественная и имеет в своем составе меньшее количество серы(0,025%) и фосфора0,025%). Поставляются (ГОСТ 1435-74) после отжига на зернистый перлит (НВ не более 180-200), хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что необходимо для изготовления инструмента.

Термическая обработка инструмента - закалка с Т° 760-780°С, вода, с низким отпуском 150 - 170°С на структуру мартенсит отпуска + карбид Fe₃C, HRC 58-62

Недостатком является их низкая теплостойкость - способность сохра­нять большую твердость при высоких температурах нагрева. При нагреве выше 200°С инструмент из углеродистых сталей теряет твердость, т. е. при повышенных темпера­турах нужно применять инструменты из других сталей.