Легированные инструментальные стали. Эти стали применяются для изготовления режущего, измерительного и ударно-штампового инструмента
Эти стали применяются для изготовления режущего, измерительного и ударно-штампового инструмента.
Стали для режущего инструмента должны обладать высокой твер-достью (не ниже HRC62), превышающей твердость обрабатываемого материала, износо-, теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью стали сохранять при нагреве режущей кромки структуру и свойства, необходимые для резания. По сравнению с углеродистыми эти стали обеспечивают меньшее увеличение зерна при нагреве под закалку, большую прокаливаемость, более высокие режущие свойства. Сталь 9ХФ применяют для круглых и ленточных пил, для ножей при холодной резке металла, для метчиков и другого инструмента сечением до 30 мм. Сталь 9ХС имеет прокаливаемость до 35 мм, повышенную теплостойкость (до 250 – 260°С), из нее изготавливают сверла, зенкеры, развертки, фрезы, метчики, плашки и т. п.
Стали ХВГ и ХВСГ лучше закаливаются и прокаливаются. При охлаждении в масле они прокаливаются насквозь в сечении до 80 мм, менее чувствительны к перегреву. Эти стали применяют для изготовления крупных и длинных протяжек, длинных зенкеров и разверток, круглых плашек и т. п.
Быстрорежущие стали маркируются буквой «Р», после которой цифра указывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама. Эти стали широко применяют для изготовления разнообразного режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания, в тяжелых условиях. Быстрорежущие стали – высоко- и сложнолегированные, чем обеспечивается их высокая износостойкость и теплостойкость до 600 – 650°С.
Долгое время основной маркой быстрорежущей стали была Р18 (18 % вольфрама). Однако во второй половине прошлого столетия вольфрам стали заменять молибденом. Наиболее распространенные в настоящее время марки быстрорежущих сталей: Р6М3, Р6М5, Р6М5К5. Химический состав этих сталей: углерода – 0,85 %; хрома – 3,5 – 4,0; ванадия 2,0 – 2,5 %. Вольфрам и молибден указаны в марках сталей. Кобальт (порядка 5 %) повышает теплостойкость стали.
Фазовый состав сталей после отжига при 800 – 850°С состоит из легированного феррита, в котором растворен почти весь хром, и карбидов вольфрама, молибдена и ванадия (порядка 20 %). Для придания стали теплостойкости инструмент подвергают закалке. Для растворения карбидов и получения высоколегированного аустенита (а затем мартенсита) температура закалки высокая (1210 – 1230°С), охлаждение – в масле – или ступенчатая закалка. Структура стали после закалки – высоколегированный мартенсит, нерастворенные карбиды и остаточный аустенит (около 30 %). Твердость стали – HRC60 – 62. После закалки сталь подвергают трехкратному отпуску при температуре 550 – 570°С. При отпуске происходит выделение из мартенсита мелких карбидов и превращение остаточного аустенита в мартенсит. Твердость стали повышается до HRC63 – 65. Инструменты из быстрорежущей стали сохраняют режущую способность при больших скоростях резания, превышающих скорость резания инструментом из других сталей в два – три раза.
Стали для измерительного инструмента должны быть твердыми, износостойкими и сохранять размеры инструмента при изменении температуры окружающей среды. Для изготовления калибров, скоб, шаблонов и других инструментов помимо углеродистых используют стали марок Х, 9ХС, ХВГ и др.
Стали для штампов холодного деформирования должны иметь высокую твердость, износостойкость при достаточной вязкости. Вытяжные, гибочные, высадочные штампы, дыропробивные пуансоны, волочильные доски делают из сталей марок Х12М, Х12Ф1, Х12Ф1Т.
Для резьбонакатного инструмента, матриц, пуансонов, гибочных, рихтовочных штампов используется сталь марки Х6ВФ.
Стали для штампов горячего деформирования должны иметь высокие механические свойства, которые сохраняются при многократном нагреве, глубокую прокаливаемость и обладать стойкостью против разгара. Разгаростойкость – устойчивость стали против образования поверхностных трещин при многократном нагреве и охлаждении. Для молотовых штампов используют стали марок 5ХНМ, 5ХНВ. Средненагруженный инструмент, работающий с нагревом поверхности до 600°С, изготавливают из сталей марок 4Х5В2ФС и 4Х5МФ1С.