1.2.1. Инструментальные углеродистые стали

Инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У, за ней следует цифра, характеризующая массовое содержание углеро­да в стали, умноженное на 10. Буква А в конце соответствует высоко­качественным сталям с пониженным массовым содержанием примесей. Эти стали приобретают высокую твердость после термической обработ­ки (60...62 НRС_э), однако эта твердость при сравнительно невысокой температуре (200...250 °С) в зоне резания резко падает. Стали имеют ограниченное применение, так как допустимые скорости резания не превышают 15…18 м/мин. Из этих ста­лей изготовляют метчики, плашки, развертки и другие режущие ин­струменты, работающие с малыми скоростями резания.

1.2.2. Инструментальные легированные стали

Инструментальные легированные стали обозначаются цифрой, характеризующей массовое содержание углерода в десятых долях про­цента (если цифра отсутствует, содержание углерода 1 %), за которой следуют буквы, соответствующие легирующим элементам (Г — мар­ганец, Х — хром, С — кремний, В — вольфрам, Ф — ванадий), и цифры, обозначающие содержание элемента в процентах.

Легированные инструментальные стали, вследствие наличия леги­рующих элементов обладают по сравнению с углеродистыми сталями повышенной вязкостью в закаленном состоянии, более глубокой прокаливаемостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинам при закалке.

Режущие свойства легированных сталей несколько выше, чем углеродистых. Допустимые скорости резания 15…25 м/мин. Для изготовления протяжек, сверл, метчиков, плашек, разверток используют стали 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9ХС и др.

1.2.3. Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответству­ющими карбидообразующим и легирующим элементам (Р — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, А — азот, К — кобальт, Т — титан, Ц — цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее мас­совое содержание элемента в процентах. Массовое содержание азота указывается в сотых долях процента. Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента.

Режущие свойства быстрорежущих сталей определяются объемом основных карбидообразующих элементов — вольфрама, молибдена, ванадия — и легирующих элементов — кобальта, азота. Ванадий в связи с малым массовым содержанием (до 3 %) обычно не учитывает­ся, и режущие свойства сталей определяются, как правило, вольфра­мовым эквивалентом, равным (W + 2Мо) %. Эти стали могут работать со скоростями резания до 80 м/мин.

В зависимости от химического состава быстрорежу­щие стали разделены на вольфрамовые, вольфрамомолибденовые, молибденовые, стали с высоким содер­жанием ванадия (вольфрамованадиевые), кобальтовые, а также безвольфрамовые стали.

По эксплуатационным свойствам современные быст­рорежущие стали можно классифицировать на три груп­пы: обычной (теплостойкость 620° С), повышенной (630…640°С) и высокой (700…725°С) производительности.

В первую группу входят вольфрамовые, вольфрамомолибденовые и безвольфрамовые стали; во вторую — вольфрамованадиевые, вольфрамомолибденовые с повы­шенным содержанием углерода и кобальтовые; в тре­тью — стали с интерметаллидным упрочнением.

Быстрорежущие стали Р18 и Р9 хорошо сохраняют твердость 62...64 HRC_э при многократном нагреве до 615...620 °С и особенно эффективны для обработки сталей с пределом прочности до 900...1000 МПа и чугунов с твердостью НВ 270...280.

Сталь Р18 в большинстве случаев превосходит сталь Р9 по производительности при резании конструкционных сталей повышенной прочности. Основное преимущество стали Р18 — меньшая чувствительность к перегреву, кроме того, она лучше обрабатывается шлифовани­ем, чем Р9. Поэтому, несмотря на большую стоимость стали Р18, ее следует применять для инструментов, подвергающихся значительному, профильному шлифованию.

Сталь Р9 рекомендуют для изготовления инструментов простой формы (резцов, фрез, зенкеров). Для фасонных и сложных инстру­ментов (для нарезания резьб и зубьев), для которых основным тре­бованием является высокая износостойкость, рекомендуют исполь­зовать сталь Р18.

Сравнительно новой является быстрорежущая сталь Р12, в которой сочетаются несколько более высокие прочность, пластичность и красностойкость. Режущие свойства стали Р12 чуть выше, чем у стали Р18, в ин­струментах с тонкой рабочей кромкой (протяжки, мет­чики, фрезы и т. п.) и немного ниже в инструментах простой формы, например резцах для обработки более твердых материалов. Сталь Р12 на 30% дешевле, чем сталь Р18, и применяется для изготовления всех видов инструмента.

Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р9К10) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов, в условиях прерывистого резания, вибраций, недостаточного охлаждения.

Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуют для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжки, развертки, шеверы). Их можно применять для обработки трудно­обрабатываемых материалов при срезании стружек небольшого поперечного сечения.

Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6М5) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез, метчиков, сверл

Разработаны и нашли практиче­ское применение быстрорежущие стали высокой тепло­стойкости — стали с интерметаллидным упрочнением марок В11М7К23, В4М12К23 и др. Их теплостойкость достигает 700…725°С, а вторичная твердость составляет 68…69 HRC. Данные стали используют для точения, строгания и фрезерования труднообрабатываемых мате­риалов.

Преимущества инструментов, изготовленных из ста­лей с интерметаллидным упрочнением, состоят в сле­дующем: при обработке титановых сплавов их стойкость в 30…40 раз выше по сравнению со сталью Р18 и в 8…15 раз выше, чем инструментов, оснащенных твердым сплавом ВК8, а при резании аустенитных жаропрочных и нержавеющих сталей стойкость в 10…20 раз выше, чем инструментов из кобальтовых сталей. При обра­ботке конструкционных сталей и чугунов преимущества рассматриваемых инструментальных сталей менее зна­чительны и состоят в повышении стойкости в 3…4 раза по сравнению со сталью Р18.

При обработке труднообрабатываемых материалов находят применение порошковые быстрорежущие стали Р6М5-П и Р6М5К5-П. Высо­кие режущие свойства этих сталей определяются особой мелкозерни­стой структурой, способствующей повышению прочности, уменьшению радиуса скругления режущей кромки, улучшенной обрабатываемости резанием и в особенности шлифованием. Недостаток порошковых ста­лей — трудность получения высокой карбидной однородности.

Быстрорежущие стали изготавливают в виде про­ката, а также в виде режущих пластин, которые наваривают на стальной корпус.