3.4. Инструментальные углеродистые стали

Применяются для изготовления инструмента. Разделяются на качественные углеродистые стали У7 , У8, У9, У10, У11, У12, У13 и высококачественные – У7А , У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А . У7А, ... У13А. Цифра в обозначении показывает содержание углерода в десятых долях процента, т. е. в стали У13 С = 1,3 %.

Легирующие элементы, применяемые для придания особых свойств

Большое число легирующих элементов (Cr, Mo, W, V, Ti, Mn) образуют с углеродом карбиды, обладающие высокой твердостью. Все карбидообразующие элементы и Si повышают прочность, упругость, твердость, износостойкость, красностойкость, но снижают пластичность и свариваемость. Ni, Co, Al, Cu – образуют твердые растворы в феррите и аустените. W, Mo – повышают режущие свойства при повышенных температурах и коррозионную

стойкость. Все элементы, кроме Mn, способствуют измельчению зерна, что несколько повышает прочность и значительно – пластичность. Все элементы, кроме Со, повышают глубину прокаливания. Ni и Со повышают и прочность, и пластичность. Cr, Al, Ni повышают жаро- и коррозионную стойкость. При Cr > 12,5 % сталь становится нержавеющей.

Ni повышает электросопротивление, снижает коэффициент линейного расширения.

Si сильно увеличивает магнитную проницаемость и электросопротивление (электротехнические стали). При Si > 15 ... 20 % сталь становится кислотоупорной.

Таблица 1

Обозначение химических элементов в марках сталей

Первые цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Цифра после буквы обозначает содержание химического элемента в процентах. Если после буквы цифра отсутствует, то химического элемента содержится приблизительно 1 %. Более точно можно узнать в справочной литературе.

3.5. Конструкционные легированные стали

20Х, 12Х2Н4А – цементируемые низкоуглеродистые; 26 40ХН, 30ХГСА – улучшаемые среднеуглеродистые; 65Г, 55С2, 50ХФА – рессорно-пружинные; ШХ15 – шарикоподшипниковые (Cr = 0,15 %); 110Г13Л – износостойкие (С = 1,1 %, Мn = 13 %, Л – означает литейная).

3.6. Инструментальные легированные стали

9ХС, ХВГ – применяются для изготовления режущего инструмента для низких скоростей резания (С = 0,9 % и 1 % сооветственно). Х12М, 5ХВ2С – для штампов при холодной штамповке. 5ХНМ, 3Х2В8Ф, 40ХСМФ, 7Х3 – для штампов при горячей штамповке. Р9, Р18 – быстрорежущие стали, применяются преимущественно для изготовления инструмента сложной формы, позволяют обрабатывать материал с большими скоростями резания (цифры обозначают содержание вольфрама в процентах).

3.7. Стали и сплавы с особыми свойствами

Примеры марок и их применения:

• коррозионностойкие (нержавеющие): 12Х13, 40Х13 (хирургический инструмент), 12Х18Н9 и 12Х17 (химическая, пищевая промышленность);

• жаростойкие (окалиностойкие): 40Х9С2 (сохраняет работоспособность до t= 550 ... 900 °С, 36Х18Н25С2 – до 1100 °С);

• жаропрочные (детали, в т. ч. лопатки турбин и паросиловых установок);

• электротехнические (магнитные и парамагнитные), сплавы с высоким электросопротивлением (Х20Н80 – нихром), с заданным коэффициентом линейного расширения (для вакуум-плотных спаев, соединений с керамикой и стеклом при определенных температурах), с заданными упругими свойствами и т. д. Стали хорошо обрабатываются пластическим деформированием, литейные свойства значительно хуже, чем у чугунов.