4.Инструментальные углеродистые и легированные стали

Инструментальные углеродистые стали обозначаются буквой У, за ней следует цифра, характеризующая массовое содержание углерода в атоме, умноженное на 10. Так в стали марки У10 массовое содержание углерода составляет 1%. буква А в конце соответствует высококачественным сталям с пониженным массовым содержанием примесей (У7, У8, У9, У12, У13, У7А-У13А).

Для изготовления режущих инструментов углеродистые стали, находят ограниченное применение главным образом из-за низкой красностойкости (200-250⁰С).

Достоинством этих сталей является невысокая стоимость, хорошая шлифуемость. Небольшая прокаливаемость позволяет получить инструменты с вязкой сердцевиной, что очень важно при обработке с ударными нагрузками.

Однако эти стали обладают низкой закаливаемостью ( при термообработке нужны резкие охлаждающие среды, что приводит к повышению внутренних напряжений). Они также очень чувствительны к перегреву. Повышения температуры закалки на 10-15⁰С, снижает прочность на 20%. Углеродистые инструментальные стали можно рекомендовать для изготовления режущих инструментов, работающих с малыми скоростями резания (метчики, плошки, развертки и другие инструменты).

Инструментальные легированные стали обозначаются цифрой характеризующей массовое содержание углерода в десятых долях % (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, обозначающих содержание элемента в процентах. Инструментальные легированные стали глубокой прокаливаемости марок 9ХС, ХВСГ, Х, 11Х, ХСТ отличаются малыми деформациями при термической обработке. Для изготовления режущих инструментов используют ограниченное число марок легированные инструментальных сталей.

Красностойкость инструментальных легированных сталей до 250-260⁰С.

Чаще всего в инструментальном производстве применяют сталь 9ХС. Ее следует рекомендовать в первую очередь для изготовления инструментов, лезвия которых находятся в середине корпуса (например, круглые плашки).

Сталь ХВГ следует рекомендовать для изготовления режущих инструментов, габаритные размеры которых оказывают заметное влияние на процесс деформирования (например, протяжки).

4.Быстрорежущие стали, обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим и легирующим элементом (Р-фольфрам, М-молибден, Ф-ванадий, А-азот, К-кобальт, Т-титан, Ц-цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее массовое содержание элемента в процентах (содержание хрома около 4% в обозначении марок не указывается). Массовое содержание азота указывается в сотых долях процента. Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента (например, сталь марки 11Р3АМЗФ2 содержит 1,1%С, 3%W, 3%М_о и 2%V).

В зависимости от режущих свойств и химического состава быстрорежущие стали делят на две группы: нормальной и повышенной красностойкости. К первой группе отнесены стали Р18, Р9, Р6М5.

Быстрорежущие стали нормальной красностойкости при температуре 615-620⁰С должны обеспечить твердость не менее 58 НRС_э.

По свойствам быстрорежущие стали нормальной красностойкости существенно различаются. Сталь Р18 имеет удовлетворительные прочность и шлифуемость, широкий интервал оптимальных температур закаливания, на пониженную пластичность. Рекомендуются применять ее для изготовления всех видов режущих инструментов для обработки деталей из обычных конструкционных материалов. Однако в связи с большим содержанием Вольфрама (17-18,5%) и относительно высокой стоимостью сталь Р!* в настоящее время применяется весьма ограничено.

Основной сталью группы нормальной красностойкости является сталь Р6М5.В ее составе: углерод 0,8-0,88%, вольфрам 5,5-6,5%, хром 3,8-4,4%, ванадий 1,7-2%, молибден 5-5,5%. Эта сталь по режущим свойствам близка к стали Р18, но имеет повышенную склонность к обезуглероживанию при нагреве. Она значительно дешевле стали Р18. Ее широко применяют для изготовления режущих инструментов, используемых при обработке деталей из конструкционных материалов.

Ко второй группе отнесены быстрорежущие стали повышенной красностойкости, которые в своем составе имеют либо кобальт, либо повышенное содержание ванадия, либо то и другое. В эту группу включены, стали Р12Ф3, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р6М5К5, Р9М4К8 и другие. У этих сталей при температуре 630-640⁰С твердость должна быть не менее 58НRСэ.

Увеличенное содержание у этих сталей ванадия улучшает режущие свойства, но снижает шлифуемость. Кобальт, так же как и ванадий, повышает красностойкость и твердость, но приводит к повышению хрупкости и обезуглероживанию. Стали повышенной красностойкости рекомендуется применять для изготовления инструмента для обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных талей и сплавов в услоиях повышенного нагрева лезвия, а также сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости.

Быстрорежущие стали обеих групп имеют существенный недостаток – неравномерное распределение карбидов. Для снижения карбидной неоднородности, а следовательно, и повышения режущих свойств в настоящее время быстрорежущие стали получали методом порошковой металлургии, в этом случае они имеют дополнительное обозначение МП (материал порошковый) (например, Р6М5-М17).

Для использования отходов быстрорежущих и конструкционных сталей при изготовлении инструментов простой формы разработаны литые быстрорежущие стали (Р_л-1, Р_л-2, Р_л-3, Р_л-4).

В настоящее время проходят промышленные испытания безвольфрамовые быстрорежущие стали с повышенным содержанием различных легирующих элементов, в том числе алюминия, молибдена, никеля и др.).