3.2. Классификация инструментальных материалов

Разработанные в настоящее время инструментальные материалы, в определенной степени отвечающие рассмотренным выше требованиям, подразделяются на следующие группы: а) углеродистые и низколегированные инструментальные стали; б) быстрорежущие стали; в) твердые сплавы (металлокерамика); г) минералокерамика и кермесы; д) синтетические композиции из нитрида бора; е) синтетические и природные алмазы.

Инструментальные стали. Инструментальными сталями называются углеродистые и легированные стали, содержащие более 0,7 % С, обладающие высокой твердостью, прочностью и износостойкостью и применяемые для изготовления инструмента. Обычно это заэвтектоидные или ледебуритные стали, которые после закалки и низкого отпуска получают структуру мартенсит и избыточные карбиды. Производят инструментальные стали следующих групп.

1. Углеродистые и легированные стали для режущего инструмента, не обладающие теплостойкостью.

В свою очередь, эти стали бывают двух типов. Первый тип – углеродистые стали небольшой прокаливаемости и не обладающие теплостойкостью. К ним относятся стали марок У7, У8, У10, У11, У12, У13. В табл. 2 приведен химический состав сталей, а в табл. 3 – их свойства после отжига, т. е. в состоянии поставки.

Таблица 2

Химический состав углеродистых сталей

Марка стали	Содержание химических элементов, масс. %
	C	Mn	Si	Cr
У7	0,65–0,74	0,2–0,4	0,15–0,30	≤ 0,20
У9А	0,85–0,94	0,15–0,30	0,15–0,30	≤ 0,15
У10А	0,95–1,04	0,15–0,30	0,15–0,30	≤ 0,15
У11А	1,05–1,14	0,15–0,30	0,15–0,30	≤ 0,15
У12А	1,15–1,24	0,15–0,30	0,15–0,30	≤ 0,15
У13А	1,25–1,35	0,15–0,30	0,15–0,30	≤ 0,15

Таблица 3

Механические свойства углеродистых сталей после предварительной обработки (отжига)

Марка стали	НВ, МПа не более	sв, МПа	s0,2, МПа	d, %	j, %	Феррит, %	Карбиды, %
У7, У7А У8, У8А У9, У9А У10, У10А У11, У11А У12, У12А У13, У13А	1870 1870 1920 1970 1970 2070 2170	630 600 600 600 – 600–700 –	390 – – – – 350–450 –	21 – – 23 – 28 –	38 – – 60 – 45-55 –	88–90 87–89 – 84–86 83–84 83–83,5 80–81,5	10–12 11–13 – 14–16 16–17 16,5–17 18,5–20

В табл. 4 приведены механические свойства и прокаливаемость инструментальных сталей после закалки с охлаждением в воде и отпуска. В табл. 5 представлены данные о применяемости инструментальных углеродистых сталей.

Таблица 4

Механические свойства и прокаливаемость инструментальных сталей после закалки (охлаждение в воде) и отпуска

Марка стали	Температура, ˚С		Содержание Fe3C, %	Твердость, HRC	и, МПа	Прокаливаемость (критический диаметр d, мм)
	закалки	отпуска
У7, У7А	800–820	150–160 200–220	0	61–63 57–59	2000	15–20
У8, У8А	780–800	150–160 200–220	–	63–65 57–59	1950 –	15–20
У9, У9А	760–780	150–160 200–220	–	62–63 58–59	– –	15–20
У10, У10А	760–780	150–160 200–250	2-4	62–63 58–59	2400 –	15–20
У11, У11А	760–780	150–160 200–250	4-6	62–63 58–59	2900 –	15–20
У12, У12А	760–780	150–160 200–250	5–7	62–63 58–59	3500	10–20
У13, У13А	760–780	150–160 200–250	6,5–8	62–63 58–59	2150	10–20

Таблица 5