Для деталей энергетических установок, работающих при темпе­ратурах до 600 °С, используют мартенситные стали типа 15Х11 ФМ, 15Х12ВНМФ, подвергаемые закалке с 1000.1050 °С и отпуску на троостит или сорбит. Клапаны двигателей внутреннего сгорания изго­тавливают из сталей 40Х9С2, 40Х10С2М.

Для работы при температурах 600.700 °С используются стали аустенитного класса 09Х14Н16Б, 45Х14Н14В2М, подвергаемые за­калке и старению.

7.3. Инструментальные стали

К инструментальным сталям относятся углеродистые и легиро­ванные стали, обладающие высокой твердостью, прочностью, износо­стойкостью. Обычно это заэвтектоидные стали и стали ледибуритного класса, имеющие после термообработки мартенситную структуру с распределенными в ней твердыми карбидными включениями. Ис­пользуются также доэвтектоидные стали, не содержащие избыточных карбидов, но имеющие более высокую вязкость. При всем многообра­зии используемых материалов и видов инструмента наиболее целесо­образна их классификация по свойствам и назначению.

По теплостойкости инструментальные стали подразделяют на три группы: нетеплостойкие, полутеплостойкие и теплостойкие.

К нетеплостойким сталям относятся углеродистые и низколе­гированные стали, содержащие до 4.5 % легирующих элементов, сохраняющие свои свойства до 200 °С, например, У8, У10, ХВСГ и др. При нагреве выше 200 °С начинается выделение из мартенсита углерода и коагуляция карбидов цементитного типа, что приводит к снижению твердости и износостойкости стали. Высокую твердость эти стали приобретают в результате мартенситного превращения при закалке.

В качестве легирующих элементов применяют карбидообра-зующие элементы Cr, W, Mo. Эффективно введение 0,1...0,2 % V. В сталях, легированных W и V, присутствуют также карбиды типа М6С и МС в небольших количествах. Закалка сталей производится с невысоких температур (780.880 °С), т. к. карбиды М3С легко рас­творимы в аустените при нагреве выше линии А_с1. Эти стали облада­ют высокими технологическими свойствами (хорошо обрабатываются резанием и давлением в холодном состоянии). Однако они уступают полутеплостойким и теплостойким сталям по износостойкости, со­противлению пластическим деформациям, прочности.

Применяют их для изготовления режущего инструмента сечени­ем 15.25 мм, работающего с небольшими скоростями резания, ис­пытывающего умеренные напряжения в поверхностных слоях, штам­пов холодного деформирования для обработки мягких материалов, деревообрабатывающего, слесарно-монтажного и измерительного ин­струмента.

Стали повышенной прокаливаемости (сечением до 80.90 мм) применяют для круглых плашек, зенкеров, протяжек, вытяжных штампов, пресс-форм для изготовления полимерных деталей и др.

(ХВСГ, ХВГ, 9ХС и др.).

Полутеплостойкие стали также приобретают высокую твер­дость и прочность в результате мартенситного превращения при за­калке и сохраняют ее при температурах до 400 °С. К ним относятся высокоуглеродистые высокохромистые стали, содержащие 3.18 % хрома, а также легированные небольшим количеством молибдена, вольфрама, ванадия, например, 9Х5ВФ, Х12М и др. Эти стали в структуре после термообработки содержат большое количество кар­бидов хрома типа М23С6, М7С3 и легированный цементит, обладаю­щих большой устойчивостью против коагуляции.

К группе теплостойких относятся высоколегированные ледебу-ритные стали, сохраняющие высокую твердость, прочность и износо­стойкость при температурах до 600 °С и выше. Для них характерно упрочнение как за счет мартенситного превращения при закалке, так и дисперсионного твердения при высоком отпуске (при температурах 500.625 °С). Упрочняющими фазами являются карбиды вольфрама, ванадия, молибдена (типа М6С), а также для некоторых сталей -интерметаллидные соединения.

Все эти группы сталей мало отличаются по твердости и прочно­сти при нормальных температурах, но по-разному ведут себя при на­греве.

Необходимо учитывать тот факт, что для инструмента, испыты­вающего значительные динамические нагрузки, важным свойством является повышенная вязкость. Для этих целей используются доэв-тектоидные стали, содержащие 0,4.0,7 % С (иногда и менее), с троо-сто-мартенситной структурой после термообработки.

Отличаются между собой инструментальные стали и по прока-ливаемости, что необходимо учитывать при выборе материалов осо­бенно для крупногабаритных изделий.

По назначению инструментальные стали можно разделить на три основных категории:

• стали для режущего инструмента;

• стали для штампового и ударного инструмента;

• стали для измерительного инструмента.