2.Углеродистая инструментальная сталь.

Количество углерода в десятых долях % обозначается цифрой после буквы У. Например, высококачественная углеродистая инструментальная сталь У7А имеет следующий химический состав: 0,65-0,74%С, 0,15-0,3Мп, 0,15-0,3Si , S не более 0,02%, Р не более 0,03%. Группа качественных сталей маркируется без буквы А: У7, У8, У9, У10, У11, У12 и У13. Для всех марок этой группы допускается S не более 0,03% и не более 0,035%Р.

Характерной особенностью углеродистой инструментальной стали является ее небольшая прокаливаемость, т.к. в обычной инструментальной стали содержание Mn небольшое, а именно этот элемент значительно повышает прокаливаемость. Если Mn больше 0,40% он может вызвать образование трещин при закалке стали в воде. Большим преимуществом для многих инструментов из углеродистой инструментальной стали является наличие после окончательной термической обработки вязкой незакалившейся сердцевины при твердой поверхности.

Для режущего инструмента (фрезы, [зенкеры], сверла, ножовки, бритвы, острый хирургический инструмент) обычно применяют заэвтектоидные стали (У10 и У11, У12 и У13), у которых после термической обработки структура – мартенсит и карбиды.

Деревообрабатывающий инструмент, зубила, бородки, топоры и т.п. изготавливают из сталей У7 и У8, имеющих после термической обработки трооститную структуру.

Углеродистые стали в исходном, т.е. отожженном состоянии имеют структуру зернистого перлита, низкую твердость (НВ170-180) и хорошо обрабатываются резанием.

Чтобы после закалки сталь приобрела мартенситную структуру и сохранила мелкое зерно, а также нерастворенные частицы Ц_П, температура закалки должна быть 780-810⁰С (выше Ас₁, но ниже А_СТ) (для У8-У12). Температуру закалки углеродистых инструментальных сталей определяют согласно диаграмме Fe – Fe₃C. Закалку проводят в воде или в водных растворах солей, чтобы обеспечить медленное охлаждение ниже мартенситной точки, применяют прерывистую закалку: инструмент переносят из воды в масло или на воздух. Мелкий инструмент из сталей У10-У12 для уменьшения деформации охлаждают в горячих средах (ступенчатая закалка) с температурой вблизи мартенситной точки Мн. С целью увеличения устойчивости аустенита, облегчения ступенчатой закалки; взамен углеродистой инструментальной стали применяют низколегированные инструментальные стали. Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента только для резания материалов с низкой твердостью и с малой скоростью, т.к. их высокая твердость сильно снижается при нагреве выше 190-200⁰С.

3. Легированная инструментальная сталь.

Легированные инструментальные стали Х, 9Х, 9ХС, 6ХВГ и т.п. маркируют цифрой, показывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента, если его содержание меньше 1%. Если содержание углерода приблизительно 1%, то цифра отсутствует. Буквы обозначают легирующие элементы, а следующие за ними цифры – содержание (в целых %) соответствующего легирующего элемента.

Подобно углеродистым сталям, легирующие инструментальные стали не обладают теплостойкостью и пригодны только для резания относительно мягких материалов с небольшой скоростью. Их используют для инструмента, не подвергаемого в работе нагреву выше 200-250⁰С.

Легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают большей устойчивостью переохлажденного аустенита, а следовательно, и большей прокаливаемостью. Инструменты из этих сталей можно охладить при закалке в масле и в горячих средах (ступенчатая закалка), что уменьшает деформацию и коробление инструмента.

Низколегированные стали 11Х и 13Х рекомендованы для инструментов диаметром до 15 мм, закаливаемых в масле или горячих средах для уменьшения деформации по сравнению с получаемой в углеродистых сталях, закаливаемых в воде.

Стали повышенной прокаливаемости (60-80 мм) 9ХС и ХВСГ имеют большую теплостойкость (250-260⁰С), хорошие режущие свойства и сравнительно мало деформируются при закалке. Их применяют для инструмента большого сечения при закалке в масле или горячих средах (например, фрезы, ручные сверла, развертки и т.п.). Но сплав 9ХС обезуглероживается при нагреве. В отожженном состоянии имеет повышенную твердость (НВ187-241), что ухудшает его обработку резанием и давлением.

Вольфрамовые стали В2Ф и ХВ4 после закалки в водных растворах имеют очень высокую твердость и применяются для пил (по металлу) и граверных инструментов.

Инструментальные стали изготавливают в виде горяче - и холоднокатаных прутков и различной формой сечения, а также в виде лент. Степень обработки и точность размеров могут быть разными.