Углеродистые инструментальные стали (гост1435-74)

Это стали, не обладающие красностойкостью, так как при температуре 200…220°С теряют высокие режущие свойства. Пригодны для резания с небольшими скоростями и для деформирования в холодном состоянии.

Марки углеродистых инструментальных сталей: У7А, У8А…У13А; твердость в рабочем состоянии – HRC 59…61.

Достоинства:

1. Хорошая обрабатываемость в холодном состоянии;

2. Низкая стоимость;

3. Высокие механические свойства (до температуры 220°С): твердость после термообработки HRC 59…61.

Недостатки:

1. Низкая красностойкость.

2. Плохая шлифуемость из-за сильного нагревания.

3. Малая прокаливаемость, поэтому применяют резкую закалку (в воде), что повышает опасность возникновения трещин.

Применяют для инструмента диаметром 15…30 мм, так как малая прокаливаемость обеспечивает получение вязкой сердцевины и это предохраняет инструмент от поломки. Если диаметр превышает 30 мм, то получают недостаточную толщину закаленного слоя.

Изготовляют ручные и машинные инструменты, предназначенные для обработки мягких металлов: напильники, метчики, плашки, сверла мелкоразмерные, развертки. Не изготавливают фасонные инструменты из-за плохой шлифуемости.

Низколегированные инструментальные стали (гост 5950-73)

11ХФ; 13Х; ХВ4; В2; Ф - малой прокаливаемости.

Х; 9ХС; ХВГ; ХВСГ; Х12Ф1, Х6ВФ - глубокой прокаливаемости и другие марки.

Обладают достоинствами и недостатками углеродистых инструментальных сталей. Незначительные добавки легирующих элементов: хрома, марганца Г, ванадия Ф, кремния С (от 0,2 до 2,0%) мало сказывается на эксплуатационных свойствах , но зато улучшают технологические свойства: литейные, закалочные.

Например, можно производить закалку в масле, что резко уменьшает деформации и коробление закаленного инструмента.

Изготовляют:

• из сталей невысокой прокаливаемости: ленточные пилы и ножовочные полотна;

• из сталей глубокой прокаливаемости: 9ХС- резьбонарезной инструмент (плашки, метчики), так как наблюдается равномерное распределение карбидов по сечению; ХВГ, ХВСГ- мало деформируются при термообработке: протяжки, длинные метчики; Х12Ф1, Х6ВФ – резьбонакатные плашки и ролики.

Быстрорежущие стали (гост 19265-73)

Количество марок велико. Общим для всех марок является высокое содержание легирующих элементов, в первую очередь вольфрама, затем молибдена, ванадия.

В зависимости от назначения их можно разбить на 2 группы:

1. стали нормальной производительности: Р18; Р9; Р12; Р6М5; Р6М3 Р6АМ3, Р6АМ5 и другие;

2. стали повышенной производительности:

   1. Р6М5Ф3; Р12Ф3, Р14Ф4; Р9Ф10-ванадиевые,

   2. Р9К5; Р9К10; Р10Ф5К5 и др.- кобальтовые.

Добавка ванадия повышает твердость до HRC 70, но при этом уменьшает теплопроводность, ухудшается шлифуемость из-за образования карбидов ванадия VC. Ванадиевые стали применяют для чистовой обработки с увеличенной скоростью резания.

Добавка кобальта повышает красностойкость (до 630-670°С), износостойкость (в 10-30 раз!), улучшает теплопроводность (карбидов не образует!). Кобальтовые стали применяют при повышенных скоростях резания, при обработке жаропрочных, нержавеющих, титановых и других труднообрабатываемых сплавов и сталей.

Свойства некоторых марок быстрорежущих сталей

Р18 (18%W) ≈ 4% всего быстрорежущего инструмента, применяется с начала XX века. Хорошо шлифуется, износостойка, менее чувствительна к перегреву при закалке, но имеет большой процент дефицитного вольфрама. Применяют ее только при изготовлении инструментов высокой точности для исключения появления прижогов режущей части при шлифовании и заточке.

Р9 не уступает по красностойкости и режущим свойствам Р18.Ее преимуществом является более равномерное распределение карбидов, чем у Р18, а также несколько большая прочность и пластичность, что облегчает ее деформируемость в горячем состоянии – отсюда ее применение. Недостатком является худшая шлифуемость.

Р12 обладает достоинствами Р18 (лучшая шлифуемость по сравнению с Р9) и Р9, так как имеет более равномерное распределение карбидов, чем Р18. Пригодна для инструментов, получаемых методом пластического деформирования.

Р6М3,Р6М5 – добавка молибдена (3% и 5% соответственно). Действие молибдена аналогично действию вольфрама, то есть углерод оказывается связанным в сложные карбиды, благодаря чему сталь приобретает высокую твердость, красностойкость и износостойкость. 1% молибдена эквивалентен по действию 2% вольфрама. Но при введении молибдена свыше 5% появляется усиленная хрупкость, поэтому вводят добавки не более 5% молибдена. К достоинствам данной стали можно отнести: повышенную теплопроводность, меньшую карбидную неоднородность; к недостаткам - повышенную чувствительность к обезуглероживанию и плохую шлифуемость. Изготовляют практически все виды лезвийного инструмента. Это наиболее распространенные марки быстрорежущих сталей.

Р6АМ5,АР12,10АР6М5,АР18 – легирование азотом (0,06…0,09 %) повышает режущие свойства на 20-30 % и твердость на 1…2 единицы HRC.

Ведутся работы по созданию безвольфрамовых низколегированных быстрорежущих «экономнолегированных» сталей, используемых в деревообрабатывающей промышленности, а в некоторых случаях и вместо Р6М5 (табл. 1).

Таблица 1