Инструментальные стали и их применение

Инструментальные стали и их применение

Инструментальные стали и их применение


Применение в машиностроительном производстве инструмента из прочных износостойких материалов обеспечивает высокое качество обрабатываемых поверхностей, точность обработки, уменьшает количество брака и снижает себестоимость конечной продукции, что соответствует требованиям современных технологических процессов.
К инструментальным относятся материалы, которые предназначены для оснащения рабочей части режущих инструментов, штампов холодного и горячего проката, измерительных инструментов. Основными свойствами таких материалов является:
• высокая поверхностная твердость;
• износостойкость;
• теплопроводность;
• прочность;
• вязкость.


Виды инструментальных сталей


Сталь традиционно используется в качестве инструментального материала. Она представляет собой железный сплав, обогащенный углеродом и обладает всеми перечисленными характеристиками. В категорию инструментальных сталей входят сплавы, содержащие углерода не меньше 0,7%. Большинство видов обладают доэвтектоидной, заэвтектоидной или ледебуритной внутренней структурой. В доэвтетоидных сплавах нет вторичных карбидов, но первичные карбиды присутствуют в любой структуре за счет образования эвтектоидных модификаций.
Сегодня различают 4 вида инструментальных сталей:
• углеродистые с низкой прокаливаемостью;
• легированные с высокой прокаливаемостью;
• быстрорежущие;
• штамповые.
Углеродистые в свою очередь делятся на:
• качественные;
• высококачественные.
Разделение зависит от количества серы и фосфора в сплаве, чем меньше процент, тем выше его качество.
Основные характеристики инструментальных сталей
Любые марки инструментальных сталей обладают перечисленными свойствами материалов, применяемых для различных инструментов. Все наиболее важные характеристики определяются вхождением тех или иных элементов, например, марганца, кобальта, молибдена и других. На свойства материалов влияет также термическая обработка. Под влиянием температур стали становятся более твердыми и прочными при изгибе. Вследствие увеличения твердости повышается износостойкость и способность сохранять форму и размеры рабочей поверхности под воздействием высокого давления в процессе обработки.
Важной характеристикой для материалов является повышенная красностойкость, при которой сохраняются основные свойства под действием высоких температур. Красностойкость сплавам обеспечивает легирование молибденом, вольфрамом, ванадием.
Кроме того, любая марка должно характеризоваться определенным набором свойств, определяющим область ее применения. Так, требования по дополнительной гладкости предъявляются к сплавам для холодной деформации. Их характеризуют повышенные:
• формоустойчивость;
• размероустойчивость;
• прочность на сжатие;
• предел упругости.
Сплавы, применяемые для горячей деформации отличаются повышенными:
• теплопроводностью;
• стойкостью к термическим колебаниям;
• теплостойкостью.
Специальными свойствами обладают стали, из которых изготавливается металлорежущий инструмент:
• обрабатываемость резкой;
• устойчивость к перегреву;
• невосприимчивость к привариванию и прилипанию;
• шлифуемость;
• способность сохранять углерод;
• устойчивость к появлению трещин в металле;
• пластичность при высоких температурах.


Свойства инструментальных сталей и их классификация


Все стали, из которых изготавливаются различные инструменты, разделяются на группы в зависимости от характеристик и свойств. Различают:
1. Теплостойкие и вязкие. К ним относятся составы, легированные молибденом, вольфрамом, хромом. Характеризуются малым или средним количеством углерода и доэвклидной или заэвклидной структурой.
2. Высокотвердые, вязкие и не теплостойкие, со средним содержанием углерода и малым составом легирующих элементов.
3. Износостойкие, высокотвердые и теплостойкие. К ним относятся высоколегированные быстрорежущие сплавы
4. Твердые, износостойкие со средней теплостойкостью. Создания таких свойств добиваются содержанием углерода 2-3%, хрома – 5-12%. Структура сплава – ледебуритная или заэвтектоидная.
5. Твердые и не теплостойкие. К ним относятся нелегированные стали с большим процентом углерода.
Высокая твердость материала дает ограничение для использования в условиях ударных нагрузок, так как увеличение показателя снижает вязкость. В зависимости от этого выделяются две группы сталей:
• повышенной вязкости (углерода 0,4 – 0,7%);
• повышенной твердости и износостойкости (углерода 0,7 – 1,5%).
Классифицируются стали и в зависимости от прокаливаемой. Высокое количество легирующих элементов повышает прокаливаемость, а для углеродистых сплавов с вольфрамом характерна низкая прокаливаемость на 10 – 25 мм.
Маркировка
В маркировке отражаются свойства и характеристики материала, в зависимости от содержания основных элементов. Если это углеродистая сталь, она обозначается литерой «У», а цифра после буквы соответствует количеству углерода в десятых долях процента. Например, «У7» обозначает углеродистую сталь с содержанием углерода 0,7 %. Высококачественные стали в маркировке дополняются буквой «А».
Маркировка быстрорежущей стали начинается с литеры «Р». Дале указывается содержание вольфрама, так как он является определяющим свойством при быстром резании, а буквы «М», «Ф» и «К» указывают на содержание соответственно молибдена, ванадия и кобальта. В быстрорежущих сталях присутствует хром, но в маркировке он не указывается, так как его содержание не более 4%.
Маркировки легированных сталей начинаются с информации о содержании углерода в десятых долях процента, при условии, что его в сплаве не более 1%. Для легирующих добавок есть соответствующие буквы, например, 6ХГВ обозначает легированная инструментальная сталь с 0,6 % углерода, содержащая хром, марганец и вольфрам. Если в маркировке цифра отсутствует, значит углерода в сплаве содержится 1%.
Применение
Инструментальные стали применяются в зависимости от свойств, характеристик и способа производства. Углеродистые стали подвергают отжигу до начала изготовления инструмента. Это позволяет формировать необходимую структуру сплава и получать нужную твердость. С помощью отжига в структуре получается зернистая форма вторичного цементита, а конкретная величина зерна регулируется скорость охлаждения.
Чтобы добиться нужного показателя твердости, сталь закаливают и отпускают. Температура отпуска зависит от нужной твердости. Для ударных инструментов, молотков и зубил, она равна 290 градусам, в результате получается твердость 56-58 HRC при нужной вязкости. Для плашек и напильников температура отпуска составляет 150 – 200 градусов, твердость при этом получается до 64 HRC.
В зависимости от содержания углерода такие стали применяются для изготовления молотков, зубил, бородок, сверл, метчиков, разверток, напильников. Недостатком стали является низкая теплостойкость.
Из легированных сталей изготавливаются инструменты более сложной форы. Плашки, развертки, протяжки выполняют из низколегированных сплавов, а для высокопроизводительного режущего инструмента, работающего с твердыми и труднообрабатываемыми материалами применяются высоколегированные стали.
Измерительные инструменты изготавливаются из низколегированных сталей с повышенной твердостью и износостойкостью. Процентное соотношение легирующих элементов определяет применение сплава для производства штампов холодного или горячего деформирования.

По вопросу приобретения проката инструментальных сталей обращайтесь к нашим консультантам по телефону +7(495) 249-90-93.


Возврат к списку


109428, г.Москва, 1-й Вязовский проезд, д.5, строение 1
© 2015