Углеродистые и легированные стали.
Углеродистые инструментальные стали пониженной прокаливаемости объединяют в себя так же стали небольшим количеством легирующих элементов. Все эти стали закаливаются в воде. Они применяются для изготовления инструмента некрупных сечений: плашки развертки, зубила, матрицы для холодной штамповки. К таким сталям принадлежат марки У7 ... У12 ГОСТ 1435 - 74, Х05, Х06, 65ХФ, 85ХФ ГОСТ 5950 - 73. Для такого инструмента выполняются правила: чем выше твердость (больше углерода, низкий отпуск), тем выше износоустойчивость, но меньше прочность. К легированным инструментальным сталям повышенной прокаливаемости принадлежат стали, содержащие легирующие элементы в количестве 1 - 3 % и поэтому обладающие повышенной прокаливаемостью. В отличии от первой группы инструмент из таких сталей закаливают в масле или соли насквозь. В свою очередь легированные инструментальные стали подразделяются на три группы ГОСТ 5950 - 73:
- с присадкой 1 ... 1.5 % Cr, обеспечивающего повышение прокаливаемости, и кремния 0.35 ... 1.0 %, создающего устойчивость против отпуска Х, 9ХС, ХГСВФ;
- с повышенным содержанием марганца при нормальном содержании кремния. При закалке это приводит к увеличению количества остаточного аустенита и уменьшению деформации - малодеформирующиеся инструментальные ХГ, ХВГ;
- высокотвердые стали, легированные вольфрамом (HRC 67 ... 69) В1, ХВ5 - алмазная сталь (распиловка строительного и декоративного камня).
Карбидной фазой этих сталей является легированный цементит, коагуляция которого происходит медленнее, чем простого нелегированного. Инструментальные легированные стали применяют для изготовления сложного по форме инструмента.
Быстрорежущие вольфрамосодержащие стали и их термическая обработка.
Быстрорежущая сталь (высокая скорость резания) должна обладать высокой горячей твердостью и красностойкостью, обратимой и необратимой твердостью. Рис. 67. Рис. 68.
Рис. 67. Рис. 68.
Рис. 67. Твердость инструментальных материалов в нагретом состоянии: 1 - твердый сплав, 2 - быстрорежущая сталь, 3 - углеродистая сталь.
Рис. 68. Прочность и красностойкость инструментальных материалов: 1 - быстрорежущая сталь; 2 - твердый сплав; 3 - минералокерамика.
Наибольшей производительностью при резании будет обладать твердый сплав. По прочности разные классы инструментальных сталей располагаются в обратном порядке. Красностойкость определяет, сколь долго такая твердость сохраняется, поскольку при этих рабочих температурах происходят процессы коагуляции карбидов, снижающих твердость. Для сохранения горячей твердости и красностойкости необходимо, чтобы не изменялась твердость при нагреве. Это достигают легированием стали карбидообразующими элементами (вольфрам, молибден, хром, ванадий) в количестве связывающим почти весь углерод в специальные карбиды, переходящие в раствор при закалке. Чем выше температура закалки (1200 - 1280 С), тем выше красностойкость. Быстрорежущие стали обозначают буквой “Р” - рапид (скорость). ГОСТ 19265 - 73. Р6М5 (0.9 % С, 6 % W, 5 % Cr, 2 % V) P9, P18, Р3М3Ф2, Р6М5К5. В связи с дефицитностью вольфрама марка Р6М5 заменяется безвольфрамовыми сталями Р0М5Ф1 (0.9 % С, 5 % Mo, 1.5 % V) и Р0М2Ф3. В таких сталях точка Мк лежит выше комнатной температуры, что дает после закалки большой процент остаточного аустенита. Для превращения остаточного аустенита в мартенсит проводят обработку холодом или многократный низкий отпуск, создающий мартенсит отпуска. В некоторых случаях инструмент подвергают низкотемпературному цианированию или напылению нитридом титана для улучшения режущих свойств. Основные недостатки быстрорежущих сталей - нафталинистый излом и карбидная ликвация. Первый избегают применяя предварительный высокотемпературный отжиг. Второй специальными приемами ковки, дробящими карбидную сетку. в быстрорежущих сталях изготовленных порошковой металлургией карбидная ликвация отсутствует.