Инструментальная сталь

Инструментальная сталь - легированная или углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,7% и выше. Эта сталь отличается высокой твердостью и прочностью (после окончательной термообработки).

Инструментальная сталь предназначена для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов холодного и горячего деформирования, деталей машин, испытывающих повышенного износ при умеренных динамических нагрузках.


1. Классификация

По химическому составу инструментальные стали делятся на углеродистые, легированные и быстрорежущие (высоколегированные). Они мало отличаются по твердости, зато имеют разную теплостойкость.

1.1. Углеродистые инструментальные стали

Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали - 0,03% и 0,035%, в высококачественной - 0,02% и 0,03% соответственно.

Выпускается по ГОСТ 1435-99 [1] следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А, где цифрами указано содержание углерода в десятых долях процента (буква А в конце маркировки означает, что сталь высококачественная, а буква Г, имеет повышенное содержание марганца). Стандарт распространяется на углеродистую инструментальную горячекатаную, кованую, калиброванную сталь, серебрянку.

Преимущество углеродистых инструментальных сталей заключается в основном в их дешевизне и достаточно высокой твердости ( HRC 60 ... 62) по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость (250 ? С). При большей температуры твердость инструмента значительно снижается и он теряет свои режущие свойства.

Из углеродистых инструментальных сталей изготовляют зубила, кернеры, напильники, шаберы, ножовочные полотна, метчики, зенкеры, развертки и другие инструменты.


1.2. Легированные инструментальные стали

Легированные инструментальные стали [2] (стали с повышенной прогартовуванистю) имеют улучшенную режущую способность вследствие наличия в химическом составе таких легирующих элементов как хром, вольфрам, кремний, ванадий, молибден и др.. Теплостойкость их достигает 350 ? С. Твердость после термической обработки HRC 62 ... 64. Изготовлены инструменты из этих сталей можно использовать для работы на умеренных скоростях резания. Распространенные марки легированных инструментальных сталей следующие: хромистые (9х, Х), хромовольфрамови (ХВ5), хромовольфрамомарганцеви (ХВГ), хромокремниста (9ХС). Из них изготавливают протяжки, метчики, плашки, сверла, развертки и другие режущие инструменты.

Классификация инструментальных легированных сталей:

  • по назначению в зависимости от марки стали:
    • группа I - для изготовления инструмента, предназначенного для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии;
    • группа II - для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов давлением при температурах выше 300 ? С;
  • по способу дальнейшей обработки горячекатаные и кованые металлопродукция групп I и II делится на подгруппы:
    • а) - для горячей обработки давлением и холодного волочения без контроля структурных характеристик;
    • б) - для холодной механической обработки с полным объемом испытаний.

1.3. Быстрорежущие стали

Быстрорежущие инструментальные стали [3] - высоколегированные инструментальные стали, характеризуются значительным содержанием вольфрама (6 ... 19%), хрома (3 ... 4,5%), молибдена (3 ... 6%).

При нагревании в процессе резки до высоких температур (600 ... 650 ? С) они не теряют своей твердости и режущих свойств. Быстрорежущая инструментальная сталь сочетает в себе высокую теплостойкость с высокой твердостью, износостойкостью (при повышенных температурах) и повышенным сопротивлением пластической деформации. Применяется для изготовления станочных режущих инструментов (резцов, сверл, разверток, фрез, зенкеров и др.). Применяют стали Р9, Р12, Р18, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф2 и др..

Обозначение марки стали: Р - быстрорежущая сталь, цифра - содержание вольфрама в десятых долях процента, М, К, Ф - легированная молибденом, кобальтом или ванадием, соответственно.


Примечания

  1. ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия.
  2. ГОСТ 5950-2000 Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия.
  3. ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия

Источники

  • Попович В. В. Технология конструкционных материалов и материаловедение: [учебник для студ. высш. уч. закл.] / В. Попович, В. Попович. - М.: Мир, 2006. - 624 с. - ISBN 966-603-452-2.
  • Пахолюк А. П. Основы материаловедение и конструкционные материалы: [учеб. для студ. высш. уч. зал.] / А. П. Пахолюк, А. Пахолюк. - М.: Мир, 2005. - 172 с. - ISBN 966-603-387-9.
  • Материаловедение и технология конструкционных материалов / [учеб. пособие для учащихся ПРФ. уч. зал.] / Хильчевский В.В., Кондратюк С.Е., Степаненко А., Лопатько К. Г. К.: Лыбидь, 2002. - 328 с. ISBN 966-06-0247-2.

См.. также