Вуглецеві інструментальні сталі

Якісні і високоякісні вуглецю від 0,65 до 1,35%, масова частка фосфору не більше 0,030% і сірки 0,028%, а у високоякісних - не більше 0,025% фосфору й 0,018% сірки.

Маркування літерами і цифрами. У –сталь вуглецева, цифра - середню масову частку вуглецю у десятих частках відсотка, Г - підвищену концентрацію марганцю. Для групи високоякісних сталей в кінці літера А.

За призначенням: вуглецеві інструментальні сталі для роботи при ударних навантаженнях і для статично навантаженого інструменту.

У7, У7А виготовляють інструменти для обробки деревини (сокири, стамески, долота) та ударні інструменти (молотки, викрутки). Для виготовлення деревообробних інструментів (фрез, пил, свердел) використовують сталі У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А.

У10, У10А, У11, У11А, У12, У12А металообробний інструмент, що працює при невисоких температурах (мітчики, плашки).

У13 має твердість (НК.С 66.. .67) і зносостійкість, виготовляють напилки.

– 3–

Легування ( від лат. ligo – зв’язую, з’єдную) – введення інших хімічних елементів.

Леговані сталі — це сплави на основі заліза, вуглецю і легувальних елементів.

Легувальні елементи: Сr, Ni, Мо, W, Со, Сu, Ті, Zr, Nb, Аl та Мn і Sі, якщо їх масові частки перевищують 0,8 і 0,5 %.

Вплив легувальних елементів на властивості сталей

Легувальні елементи утворюють із залізом тверді розчини заміщення, впливаючи на критичні температури, при яких відбуваються поліморфні перетворення.

Ni, Мn і Со розширюють зону існування γ-заліза, знижують температуру початку мартенситного перетворення нижче за кімнатну, в результаті у структурі зберігається аустеніт, а сталі називаються аустенітними.

Молібден, титан, ніобій, вольфрам і алюміній сприяють утворенню дрібнозернистої структури.

Класифікація і маркування

За сумарною кількістю ЛЕ: низьколеговані (до 2,5%), середньолеговані (2,5…10%) і високолеговані (понад 10%).

За призначенням: конструкційні, інструментальні і з особливими властивостями.

Літери в маркуванні: А – азот; Б – ніобій; В – вольфрам; Г – марганець; Д – мідь; К – кобальт; М – молібден; Н – нікель; П – фосфор; Р – бор; С – кремній; Т – титан; Ф – ванадій; Х – хром; Ц – цирконій; Ю – алюміній. Числа – на початку вміст вуглецю (в конструкційних у сотих частках відсотка, в інструментальних – в десятих частках відсотка), а після літер – легуючих елементів. Якщо за літерою відсутня цифра, то вміст елемента не більше 1%. Якщо вміст сірки і фосфору менший 0,03%, в кінці літеру А.

Конструкційні леговані сталі

1) Сталі для цементації 0,1...0,3% вуглецю і легуючі елементи, що підвищують межу текучості і подрібнюють зерно. Використовують після гартування і низького відпуску (зубчасті колеса).

Хромисті сталі 15Х, 20Х, 15ХФ, 20ХР з ванадієм і бором для виготовлення деталей діаметром не більше 25 мм, що працюють при середніх навантаженнях.

Хромонікелеві сталі 12ХНЗА, 20ХНЗА, 20Х2Н4А для великих деталей, 18Х2Н4МА – для деталей з великими статичними і ударними навантаженнями.

2) Поліпшені конструкційні сталі 0,3...0,5% С, термічне зміцнення (гартування з високим відпуском) до структури сорбіту, для деталей, що працюють при високих статичних і циклічних навантаженнях та при роботі з ударами (вали, штоки, шатуни).

Хромомарганцевокремнисті сталі 30ХГСА, 35ХГСА – високі механічні і технологічні властивості: добре зварюються, штампуються, прогартовуються (при діаметрі до 30...40 мм), обробляються різанням. Виготовляють вали, зварні конструкції.

Хромонікелеві сталі 40ХН, 45ХН високі механічні властивості у деталях діаметром 40...50 мм, при введенні молібдену або вольфраму (40ХНМА, 38ХНЗМА, 18Х2Н4ВА) – до 100 мм. Виготовляють вали і ротори турбін, вали редукторів. Недолік схильність до утворення флокенів (внутрішніх тріщин).

3) Ресорно-пружинні 0,5...0,7% С, вводять марганець, кремній, ванадій і хром, піддають гартуванню і середньому відпуску. 55С2, 60С2, 70СЗА виготовляють пружини і ресори товщиною до 18 мм.

Для ресор легкових автомобілів, пружин клапанів, які працюють при температурах до 300°С, 50ХГ, 55ХГР, 50ХФА, 50ХГФА.

3. Для підшипників кочення підшипникові сталі. ШХ, числом –вміст хрому в десятих частках відсотка і літерами легуючих елементів, С 0,95...1,05%. ШХ6, ШХ9, ШХ15 для підшипників з розміром перерізу 10...20 мм, ШХ15СГ, ШХ20СГ – для підшипників з більшим перерізом, прогартовуються на глибину понад 80 мм.

Інструментальні леговані сталі бувають таких типів: нетеплостійкі; напівтеплостійкі і швидкорізальні. Нетеплостійкі: 9ХГС, ХГС, напівтеплостійкі: Х12М, Х18МФ, швидкорізальні: Р18 (18% W), Р6М5.