Основные разновидности инструментальных сталей
Для инструментов могут использоваться углеродистые и легированные виды.
Сталь углеродистая, содержащая от 0,7% углерода, в маркировке обозначается буквой «У» (У7, У12). Цифры (в десятых долях процента) указывают на количество углерода. Такая сталь отличаются невысокой ценой и достаточной твердостью. Недостатки: низкая теплостойкость и малая износостойкость.
Под теплостойкостью подразумевается способность сохранять твердости при нагревании. Инструмент, изготовленный из углеродистой стали, при нагревании более 200 °C теряет свою твердость. В конце маркировки могут присутствовать буквы «А» и «Г», означающие, что сталь более высококачественная, содержащая меньший процент фосфора и серы. Буквой «Г» отмечается высокое содержание марганца.
Легированная сталь имеет добавки, улучшающие ее характеристики. Так, вольфрам способствует повышению износостойкости, никель – вязкости, марганец – закаливаемости. Увеличению теплостойкости способствуют добавки хрома, молибдена, кобальта, вольфрама. Инструмент из такой стали отличается лучшим качеством, чем выполненный из углеродистой.
Легированные стали, в зависимости от состава элементов, делятся на низколегированные и высоколегированные. Низколегированная сталь содержит легирующих элементов до 2,5%. Она имеет высокую твердость и износостойкость, но небольшую теплостойкость (до 200 °С). В качестве основного легирующего элемента в сталях марок X, 9ХС, ХВСГ используется хром. Могут быть добавки вольфрама (В), марганца (Г), кремния (С).
В высоколегированных сталях содержится большой процент (до 18%) различных добавок, таких как хром, ванадий, вольфрам. Из этих сталей, обладающих высокой (600–640 °C) теплостойкостью, изготавливают режущий инструмент, предназначенный для труднообратываемых материалов.
Они обозначаются буквой «Р» и называются инструментальными быстрорежущими. В маркировке наиболее популярных быстрорежущих сталей Р18, Р9 цифры обозначают процентное содержание вольфрама. В состав также входит 2% ванадия и 4% хрома, но в маркировке это не указывается. Для увеличения жаростойкости и твердости некоторые марки быстрорежущих сталей легируются большим содержанием молибдена (М), кобальта (К), ванадия (Ф). В маркировке цифрами указывается их процент от общей массы (к примеру, Р10К5Ф5).
Область применения инструментальных сталей
В зависимости от предназначения, выделяют следующие виды:
- для режущих инструментов;
- для измерительных инструментов;
- штамповочные стали, используемые для холодного деформирования;
- штамповочные стали, используемые для горячего деформирования.
Условия эксплуатации различных видов инструментов предъявляют определенные требования к материалам для их изготовления. Так, марки сталей для измерительных инструментов подбирают такие, которые отличает износостойкость, твердость, способность длительное время сохранять форму инструмента. Для режущих инструментов (метчиков, резцов, фрез, сверл) материал должен быть твердым, износостойким и теплопроводным.
Штамп из инструментальной стали должен обладать достаточно высокими механическими свойствами (вязкостью, твердостью, износостойкостью), которые не утрачиваются при больших температурах. Штампы горячего деформирования в процессе эксплуатации многократно подвергаются нагреву и охлаждению, поэтому их производят из сталей, устойчивых против возникновения трещин на поверхности.
