Легированные инструментальные стали

Легированные инструментальные стали имеют ГОСТ 5950-73. Легирующие элементы, вводимые в инструмен­тальные стали, увеличивают теплостойкость (вольфрам, молибден, кобальт, хром), закаливаемость (марганец), вязкость (никель), износостойкость (вольфрам). По срав­нению с углеродистыми легированные инструментальные стали имеют преимущества:

• хорошую прокаливаемость;

• большую пластичность в отожженном состоянии;

• значительную прочность в закаленном состоянии, более высокие режущие свойства.

Легированные инструментальные стали для режущего инструмента после закалки и низкого отпуска должны иметь твердость режущей кромки HRC = 60-65, превышающую твердость обрабатываемого материала.

Стали 7ХФ, 11ХФ, 13Х, В2Ф, ХВ4. - неглубокой прокаливаемости (не обладающие теплостойкостью) содержат 0,4-0,7%Cr, 0,5-0,8%W, 0,05-0,15%V. Упрочняются термической обработкой - закалка 780 - 860°С, горячее масло, отпуск 120-180°С. Структура - мартенсит от­пуска и карбиды типа М₃С (М_еС). Применяют для изготовления метчиков, пил, ножей, резцов, фрез и др. режущего инструмента размером сече­ния не более 25 мм, т.к. прокаливаемость невелика. Эти стали применяют для работы с небольшими скоростями резания, не вызывающими нагрев режущей кромки вы­ше 200 - 260°С.

Стали X, 9ХС. ХВГ, ХВГС, 9Х5ВФ, 8Х4ВЗМЗФ2. глубокой прокаливаемости (не обладающие теплостойкостью или полутеплостойкие). Повышенная прокаливаемость обеспечивается легированием хромом в количестве 1,3-1,6 %, а также дополнительным легированием марганцем, кремнием, вольфрамом, ванадием. Термическая обработка – закалка 830-860°С в масло и низкий (150-200°С) отпуск. Структура - мартенсит отпуска и карбиды типа М₃С, МС. Применяются для режущего инструмента размером > 25 мм.

Сталь ХВГ имеет малую деформацию при закалке и применяется для длинных стержневых инструментов сечением до 45 мм - сверла, развертки, протяжки.

Сталь ХВГС рекомендуется для инструмента большого (до 100 мм) поперечного сечения.

Стали 9Х5ВФ и 8Х4ВЗМЗФ2 (полутеплостойкие) применяют для деревообделочного инструмента, работающего с большими скоростями резания.

Быстрорежущие стали (теплостойкие стали)

Эти стали предназначены для изготовления различного режущего инструмента для работы с большими скоростями резания в тяжелых тепловых условиях (разогрев режущей кромки из-за трения при резании до 600-650°С).

Для повышения теплостойкости эти стали легируют большим количеством вольфрама в сочетании с хромом, молибденом и ванадием, кобальтом.

Содержание хрома во всех сталях - 4 %.

Основные марки: PI8, Р12, Р9, Р6М5, Р6АМ5, Р9Ф5, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, Р2АМ9К5.

Термическая обоаботка инструмента на свойства: закалка с Т°1260-1280°С, масло и последующий трехкратный отпуск при 560°С.

Структура закаленной стали - высоколегированный мартенсит, карбиды и до 30% остаточного аустенита. Для уменьшения количества остаточного аустенита и снятия закалочных напряжений дается трехкратный отпуск при 560°С или обработка холодом (-180°) и отпуск 560°С. При отпуске происходит выделение дисперсных карбидов, что вызывает дисперсионное твердение мартенсита и повышение твердости - явление вторичной твердости.

Структура после трехкратного отпуска - М_от + 3-5% А_ост + карбиды. Карбиды трудно коагулируют при отпуске, задерживают распад мартенсита и обеспечивают теплостойкость

Существуют быстрорежущие стали, полученные методом порошковой металлургии. Это стали, предложенные взамен сталей Р18 и Р6М5, обладают повышенной теплостойкостью. Они имеют пониженное содержание вольфрама и повышенное - ванадия. Марки - Р0М2ФЗ-МП, М6Ф1-МП, М6ФЗ-МП 10Р6М5-МП, Р12МЗК8-МП, где МП - метод порошковой металлургии.