6.3 Инструментальные стали, их маркировка и области применения

К инструментальным относятся стали, предназначенные для изготовления режущего, измерительного, штампового и других инструментов. Основными свойствами этих сталей являются твердость, вязкость, износостойкость, теплостойкость (красностойкость), прокаливаемость. Для некоторых инструментальных сталей большое значение имеет теплопроводность, устойчивость против налипания обрабатываемого металла на металл инструмента и др.

Инструментальные стали делят на углеродистые, легированные и быстрорежущие.

К качественным углеродистым инструментальным сталям относят стали У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13; из них изготовляют несложные по конфигурации режущие измерительные инструменты. Более сложные инструменты изготовляют из высококачественных инструментальных сталей: У7А, У8А, У9А, УНА, У12А, У13А. Это обычно заэвтектоидные стали. Для получения высокой твердости (HRC 60...62) стальные инструменты закаливают в воде с 77О...8Ю°С, при этом они прокаливаются на небольшую глубину (5... 10 мм). Структура после закалки – мартенсит и цементит. Отпуск в зависимости от назначения инструмента и требуемой твердости производится при 15О...22О°С. Углеродистые стали являются более дешевыми.

Легированные инструментальные стали получают на базе углеродистых инструментальных сталей путем легирования их хромом, вольфрамом, ванадием, марганцем, кремнием и другими элементами. Легирование приводит к большей устойчивости переохлажденного аустенита и большей прокаливаемости, чем у углеродистых инструментальных сталей. Инструменты из легированных сталей после закалки, как правило, в масле и низкого отпуска имеют твердость HRC 62...64. Эти стали отличаются также повышенной вязкостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинообразованию при закалке. Из легированных инструментальных сталей марок 9ХС, ХВГ, Bl, XB5 и других изготавливают различные режущие инструменты, имеющие сложную конфигурацию.

Штамповые стали, применяемые при изготовлении инструментов для обработки металлов давлением, делятся на два класса в зависимости от условий работы.

В случаях деформирования металла в холодном состоянии штамповым сталям придают высокую твердость, износостойкость и вязкость, чтобы противостоять динамическим нагрузкам. С этой целью стали Х12М, 5ХВ2С, Х12Ф1 закаливают в масле с температур 1ООО...1О7О°С и подвергают низкому отпуску (15О...18О°С) до твердости HRC61...63.

Штампы для горячей обработки металлов работают в худших условиях, поэтому для их изготовления применяют достаточно сложные по составу легированные инструментальные стали. При кратковременном воздействии горячего металла на штамп используют стали 5ХГМ, 5ХНМ и др., закаливаемые с 82О...88О°С в масле и отпускаемые при 52О...57О°С. Долговременное воздействие ударных нагрузок выдерживают стали 4Х2В5ФМ, 4ХЗВФ2М2, ЗХ2В8Ф и др.

Быстрорежущие стали широко используют для изготовления режущего инструмента, обладающего большой твердостью и работающего при высоких скоростях резания. Быстрорежущая сталь относится к карбидному (ледебуритному) классу сталей. В их состав входят карби-дообразующие элементы – хром, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден.

Высокие режущие свойства инструментов, изготовленных из быстрорежущих сталей марок Р6, Р9, Р12,Р18 (цифра после буквы показывает среднее содержание вольфрама), получают после соответствующей термической обработки: закалки с температуры

1210... 1290 °С в зависимости от марки стали с последующим отпуском. Время выдержки инструментов при температуре закалки – 2...5 мин, охлаждение их – в масле, расплавах солей и щелочей. Нагрев под закалку проводят после предварительного подогрева до температуры не менее 780