Где применяются углеродистые инструментальные стали: Углеродистые инструментальные стали: виды, применение, ГОСТ

60—62) и износо­стойкостью, т. е. способностью длительное время сохранять ре­жущие свойства кромки в условиях трения.

Чем больше твердость обрабатываемых материалов, толще стружка и выше скорость резания, тем больше энергия, затрачи­ваемая на процесс обработки резанием. Механическая энергия переходит в тепловую. Выделяющееся тепло нагревает резец, деталь, стружку и частично рассеивается. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, т. е. способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы. По теплостойкости различают три группы инструменталь­ных сталей для режущего инструмента: нетеплостойкие, полу­теплостойкие и теплостойкие.

При нагреве до 200—300 °С нетеплостойких сталей в процессе резания углерод выделяется из мартенсита закалки и начинается коагуляция карбидов цементитного типа. Это приводит к потере твердости и износостойкости режущего инструмента. К нетепло­стойким относятся углеродистые и низколегированные стали. Полутеплостойкие стали, к которым относятся некоторые средне-легированные стали, например 9Х5ВФ, сохраняют твердость до температур 300—500 °С. Теплостойкие стали сохраняют твер­дость и износостойкость при нагреве до температур 600 °С.

Углеродистые и низколегированные стали имеют сравнительно низкую теплостойкость и невысокую прокаливаемость, поэтому их используют для более легких условий работы при малых скоростях резания. Быстрорежущие стали, имеющие более высо­кую теплостойкость и прокаливаемость, применяют для более тяжелых условий работы. Еще более высокие скорости резания допускают твердые сплавы и керамические материалы. Из суще­ствующих материалов наибольшей теплостойкостью обладает нитрид бора — эльбор, Эльбор позволяет обрабатывать материалы высокой твердости, например закаленную сталь, при высоких скоростях.

 

2. Углеродистые стали

Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У, а следующая за ней цифра показывает содержание углерода в де­сятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют углеродистые качественные стали марок У7-— У13 и высококаче­ственные стали марок У7А—У13А. Высококачественные стали содержат не более 0,02 % серы и фосфора, качественные — не более 0,03 %.
По назначению различают углеродистые стали для работы при ударных нагрузках и для статически нагруженного инструмента.

Стали марок У7—У9 применяют для изготовления инстру­мента при работе с ударными нагрузками, от которого требуется высока
я режущая способность (зубила, клейма по металлу, де­ревообделочный инструмент, в частности пилы, топоры и т. д.).
Стали марок У10—У13 идут на изготовление режущего ин­струмента, не испытывающего при работе толчков, ударов и обладающего высокой твердостью (напильники, шаберы, острый хирургический инструмент и т. п.). Из стали этих марок иногда изготавливают также простые штампы холодного деформиро­вания.
Углеродистые доэвтектоидные стали после горячей пластиче­ской обработки {ковки или прокатки) и последующего охлажде­ния на воздухе имеют структуру, состоящую из пластинчатою перлита и небольшого количества феррита, а заэвтектоидные стали — пластинчатого перлита и избыточного цементита, кото­рый обычно образует сплошную или прерывистую сетку но гра­ницам бывших зерен аустенита.
Термическая обработка углеродистых инструментальных ста­лей состоит из двух операций: предварительной и окончательной обработок.
Предварительная термическая обработка сталей заключается в отжиге при 740—760 °С, цель которого — получить микрострук­туру, состоящую из зернистого перлита — псевдоперлита, так как при такой микроструктуре после последующей закалки полу­чаются наиболее однородные свойства. Кроме того, при такой структуре облегчается механическая обработка инструмента.
Окончательная термическая обработка состоит из закалки и низкого отпуска. Закалку проводят в воде от 780—810 °С, т. е, с температур, для доэвтектоидных сталей лежащих несколько выше Лс3, а для заэвтектоидных — лежащих ниже Аст.

Углеродистые стали имеют очень высокую критическую ско­рость закалки — порядка 200—300 °С/с. Поэтому недопустимо даже малейшее замедление охлаждения при закалке, так как это может привести к частичному распаду аустенита при темпе­ратурах перлитного интервала и, как следствие, к появлению мягких пятен. Особенно быстро протекает распад аустенита в уг­леродистых сталях при температурах, близких к 500—550 °С, где он начинается почти мгновенно, протекает чрезвычайно ин­тенсивно и в течение нескольких секунд полностью заканчива­ется.

Поэтому только инструменты малого диаметра могут после закалки в воде прокаливаться насквозь. Однако при этом в них возникают большие внутренние напряжения, которые могут вы­звать существенные деформации.
Инструменты, имеющие крупные размеры, при закалке в воде и в водных растворах солей, кислот и щелочей, охлаждающая способность которых выше, чем воды, закаливаются на мартенсит лишь в тонком поверхностном слое. Структура же глубинных зон инструментов представляет собой продукты распада аустенита в перлитном интервале температур. Сердцевина инструментов, имеющая такую структуру, является менее хрупкой по сравне­нию с мартенситной структурой. Поэтому инструменты, имеющие такую сердцевину, лучше переносят толчки и удары по сравнению с инструментами, закаленными насквозь на мартенсит.

Углеродистые стали наиболее целесообразно применять для инструментов небольшого сечения (до 5 мм), которые можно зака­ливать в масле и достигать при этом сквозной прокаливаемости, а также для инструментов диаметром или наименьшей толщиной 18—25 мм, в которых режущая часть приходится только на по­верхностный слой, например напильники, зенкера, метчики.
Углеродистые инструментальные стали отпускают при тем­пературах не более 200 °С во избежание снижения твердости. Твердость окончательно термически обработанного инструмен­та из углеродистых сталей обычно лежит в интервале НВ.С 56—64. 
Достоинствами углеродистых инструментальных сталей яв­ляются низкая стоимость, хорошая обрабатываемость давлением и резанием в отожженном состоянии.
Их недостатками являются невысокие скорости резания, ограниченные размеры инструмента из-за низкой прокаливаемо-сти и его значительные деформации после закалки в воде.

 

3. Легированные стали

Низколегированные стали для режущего инструмента (13Х, 9ХС) также не обладают высокой теплостойкостью и обычно при­годны для работы при температурах не более 200 — 250 <:С. Сред-нелегированные стали типа 9Х5ВФ, 8Х4ВЗМЗФ2 имеют более высокую теплостойкость (300 — 400 !’С). В отличие от углероди­стых легированные стали обладают большей устойчивостью пере­охлажденного аустенита, следовательно большой прокаливае-мостью и несколько более высокой износостойкостью.

Их можно закаливать в масле до критического диаметра 40 мм и более. Применение масла или горячих закалочных сред позво­ляет уменьшить деформацию и коробление инструмента. Он может иметь большее сеченне, а благодаря меньшему коробле­нию — и большую длину.
Низколегированная сталь 13Х имеет сравнительно неглубо­кую прокаливаемость и рекомендована для инструментов диа­метром до 15 мм. Из этой стали изготавливают хирургический, гравировальный инструменты, лезвия безопасных бритв.
Стали 9ХС, ХВГ, ХВСГ используют для изготовления инстру­ментов крупного сечения: сверл, разверток, протяжек диаме­тром 60—80 мм (табл. 14, ГОСТ 5950—73).
Обычная термическая обработка легированных режущих ста­лей состоит из закалки от 830 — 870 «С в масле или ступенчатой закалки и отпуска при температуре 200 °С. Твердость после тер­мообработки составляет //ЯС 61 — 65. Если необходимо увели­чить вязкость, то температуру отпуска повышают до 200—300 (1С. Вследствие некоторого распада мартенсита твердость после этого снижается до Н=С 55—60.

Таблица 14. Химический состав некоторых легированных инструментальных сталей, %

 

Марка стали	С	мп	51	Сг	ш	V
13Х	1,25—1,40	0,30—0,60	0,15—0,35	0,40—0,70
9ХС	0,85—0.95	0,30-0,60	1,20—1,60	0,95—1,25
ХВГ	0,90—1,05	0,80—1,10	0,15—0,35	0,90—1,20	1,20—1,60	—
ХВСГ	0,95—1,05	0,60—0,90	0,65—1,00	0,60—1,10	0,50—0,80	0,05-0,15
9Х5ВФ	0,85—1,00	0,15—0,40	0,15—0,40	4,50—5,50	0,80—1,20	0,15—0,30

 

4. Быстрорежущие стали

С увеличением скорости резания возрастают требования к тепло­стойкости стали. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют быстрорежущие стали.

 

 

Таблица 15. Химический состав некоторых быстрорежущих сталей,

 

Марка		Сг	XV	V	Мо
Р18	0,70—0,80	3,8—4,4	17,0—18,5	1,0—1,4	До 1,0
Р9	0,65—0,95	3,8—4,4	8,5—10,0	2,0—2,6	До 1,0
Р6М5	0,80—0,88	3,8—4,4	5,5—6,5	1,7—2,1	5,0—5,5
Р6А13	0,85—0,95	3,0—3,5	5,5—6,5	2,0—2,5	3,0—3,6

 

Быстрорежущие стали маркируют буквой Р (гарМ быстрый, скорый), цифры показывают среднее содержание вольфрама, являющегося основным легирующим элементом. Среднее содер­жание углерода и хрома во всех быстрорежущих сталях обычно составляет соответственно 1 и 4 %, поэтому эти элементы не указываются. Содержание остальных легирующих в целых про­центах указывается как обычно в цифрах, следующих за их буквенным обозначением.
Быстрорежущая сталь после закалки и отпуска имеет струк­туру высоколегированного отпущенного мартенсита с карбидами. Она сохраняет первоначальную структуру практически неизмен­ной при нагреве до 600—620 °С. Резцы из быстрорежущей стали позволяют увеличить скорость резания в 8—10 раз по сравнению с инструментом из углеродистых сталей УЮ—У10А.
Химический состав некоторых быстрорежущих сталей при­веден в табл. 15 (ГОСТ 19265—73).
Известно, что потери твердости при нагреве обусловлена в пер­вую очередь, коагуляцией выделившихся карбидов. Коагуляция карбидов в углеродистой и легированной сталях при температу­рах более 300 °С ведет к быстрой потере твердости. Теплостойкость быстрорежущих сталей обусловлена легированием их карбидо-образующими элементами вольфрамом, ванадием и молибденом в количествах, достаточных для связывания почти всего углерода в специальные карбиды. Они коагулируют при температурах более 600 °С.
Микроструктура быстрорежущей стали приведена на рис. 126. При затвердевании литой быстрорежущей стали образуется эвтек­тика, напоминающая ледебурит и располагающаяся по границам зерен. После ковки или прокатки сетка эвтектики подвергается дроблению с измельчением входящих в нее карбидов и более равномерным их распределением в основной матрице.
После прокатки или ковки быстрорежущую сталь подвергают изотермическому отжигу для уменьшения твердости и облегчения механической обработки. Сталь выдерживают при 740 °С до пол­ного превращения аустенита в перлито-сорбитную структуру.
Высокую теплостойкость инструмент из быстрорежущих ста­лей приобретает после закалки и многократного отпуска. При нагреве под закалку необходимо обеспечить максимальное раство­рение карбидов и получение высоколегированного аустенита. Такая структура увеличивает прокаливаемость и позволяет получить стали для изготовления режущего инструмента и быстроизнашивающихся деталей технологического оборудования.
Особо твердые инструментальные материалы созданы на основе нитрида бора и нитрида кремния. В них нет пластичной металли­ческой связки. Изделия из этих материалов изготавливают либо с помощью взрыва, либо в условиях сверхвысоких статических давлений и высоких температур. Изделия из нитридов бора и кремния используют в качестве материала иденторов (наконеч­ников) для измерения твердости тугоплавких материалов в интер­вале температур 700—1800 °С, как абразивный материал и в ка­честве сырья для изготовления сверхтвердых материалов, при­меняемых для оснащения режущей части инструментов для обработки закаленных сталей, твердых сплавов, стеклопластиков, цветных металлов. Они обладают высокой твердостью (НК.А 94—96), прочностью, износостойкостью, теплопроводно­стью, высокой стабильностью физических свойств и структуры при повышении температуры до 1000 °С. Их преимуществом является доступность и дешевизна исходного продукта, благо­даря чему они используются для замены вольфрамсодержащих твердых сплавов.
Для изготовления доводочных паст, шлифовальных кругов применяют абразивные материалы. Они представляют собой по­рошки, либо скрепленные связкой, либо нанесенные на гибкую основу — ткань или бумагу. Различают природные и искусствен­ные абразивные материалы. К природным относятся алмазы, гранаты, корунд; к искусственным — искусственные алмазы, гексагональный нитрид бора (эльбор), карборунд.

28. Конструкционные и инструментальные углеродистые стали. Маркировка, применение

28. Конструкционные и инструментальные углеродистые стали. Маркировка, применение

Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.

Марки сталей обыкновенного качества Ст0, Ст1, Ст2,…, Ст6 (с увеличением номера возрастает содержание углерода). Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Из сталей обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, прутки, листы, трубы. Стали применяют в строительстве для сварных и болтовых конструкций. С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Стали Ст5 и Ст6, имеющие более высокое содержание углерода, применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.

Выплавление качественной углеродистой стали производится при соблюдении строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15,…, 85, указывающие среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Низкоуглеродистые стали имеют высокую прочность и высокую пластичность. Стали, не обработанные термически, применяются для малонагруженных деталей, ответственных сварных конструкций, для деталей машин, упрочняемых цементацией. Среднеуглеродистые стали (0.3–0.5 % С) 30, 35, …, 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки. Эти стали имеют высокую прочность при более низкой пластичности, их применяют для изготовления небольших или крупных деталей, не требующих сквозной прокаливаемости. Стали с высоким содержанием углерода обладают высокой прочностью, износостойкостью. Из этих сталей изготавливают пружины и рессоры, замковые шайбы, прокатные валки.

Конструктивная прочность – это комплекс механических свойств, обеспечивающий длительную и надежную работу материала в условиях его эксплуатации. Конструктивная прочность – это прочность материала конструкции с учетом конструкционных, металлургических, технологических и эксплуатационных факторов.

Учитываются четыре критерия: прочность материала, надежность и долговечность материала в условиях работы данной конструкции. Прочность – способность тела сопротивляться деформациям и разрушению.

Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции и сохранять свои эксплуатационные показатели в течение требуемого промежутка времени. Надежность конструкции – это ее способность работать вне расчетной ситуации. Главным показателем надежности является запас вязкости материала, который зависит от состава, температуры, условий нагружения, работы, поглощаемой при распространении трещины.

Сопротивление материала хрупкому разрушению является важнейшей характеристикой, определяющей надежность работы конструкций.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния (невозможности его дальнейшей эксплуатации). Долговечность зависит от условий ее работы (это сопротивление износу при трении и контактная прочность, сопротивление материала поверхностному износу, возникающему при трении качения со скольжением).

Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства для инструмента – износостойкость и теплостойкость. Для износостойкости инструмента необходима высокая поверхностная твердость, а для сохранения формы инструмента сталь должна быть прочной, твердой и вязкой. От теплостойкости стали зависит возможная температура разогрева режущего инструмента. Углеродистые инструментальные стали являются наиболее дешевыми. В основном их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента и для штампово-инструментальной оснастки регламентированного размера.

Производятся (ГОСТ 1435-74) качественные (У7, У8, У9) и высококачественные – (У7А, У8А, У9А) углеродистые стали. Буква У в марке показывает, что сталь углеродистая, а цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная. Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. За счет невысокой твердости в состоянии поставки (НВ 187–217) углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку, насечку и другие высокопроизводительные методы изготовления инструмента.

Стали марок У7, У8, У9 подвергают полной закалке и отпуску при 275–350 °C на тростит; так как они более вязкие, то их используют для производства деревообделочного, слесарного, кузнечного и прессового инструмента.

Заэвтектоидные стали марок У10, У11, У12 подвергают неполной закалке. Инструмент этих марок обладает повышенной износостойкостью и высокой твердостью.

Заэвтектоидные стали используют для изготовления мерительного инструмента (калибры), режущего (напильники, сверла) и штампов холодной высадки и вытяжки, работающих при невысоких нагрузках.

Недостатком инструментальных углеродистых сталей является потеря прочности при нагреве выше 200 °C (отсутствие теплостойкости). Инструмент из этих сталей применяют для обработки мягких материалов и при небольших скоростях резания или деформирования.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Инструментальная сталь: марки, свойства, применение

Инструментальная сталь представляет собой литой сплав, отличительными свойствами которого являются повышенная прочность, твердость, износостойкость и прокаливаемость.

Являясь одной из позиций ассортимента, реализуемого компанией «Северный Металлургический Резерв», спецсталь доступна в любых объемах по наиболее оптимальной цене благодаря прямому сотрудничеству с заводами. Доставка осуществляется по Санкт-Петербургу и области, а при необходимости –  и в другие регионы. 

Марки инструментальной стали

Различают три подвида сталей этой группы:

• углеродистые;
• легированные;
• быстрорежущие.

Углеродистыми называют сплавы, в которых содержится не менее 7% углерода. В соответствии с ГОСТ 1435-99 выпускают углеродистую спецсталь следующих марок: У7, У7А, У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А, У10, У10А, У11, У11А, У12 и У12А.

Буква «У» обозначает, что сплав углеродистый, цифрой за ней отмечено содержание углерода. Буква «Г» указывает на большое содержание в металле марганца, а буквой «А» маркируются высококачественные стали, в которых содержание фосфора и серы более низкое, чем в сплавах обычного качества.

Сплавы, в которые для улучшения свойств добавлены определенные элементы (кремний, вольфрам, хром, марганец, ванадий и т. д.), называют легированными. В начале названия марки сплава стоит цифра, обозначающая содержание углерода в нем, а за ней идут буквы, указывающие на легирующие элементы и цифры, которыми отмечено процентное содержание вещества.

Быстрорежущие инструментальные стали маркируются буквами, которые соответствуют легирующему и карбидообразующему элементу. За буквой стоит цифра, указывающая на процентное содержание элемента. В начале названия марки ставят цифру, которой отмечается содержание в сплаве углерода.

 

Сферы применения спецсталей

Инструментальные стали нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Так, углеродистые сплавы чаще всего используют для производства деревообрабатывающих, слесарных и пневматических инструментов. Также они применяются для изготовления сердечников и игольной проволоки.

Легированная сталь активно используется при создании разного вида штампов, сверл, лекал, метчиков, клейм и пресс-форм. Быстрорежущие стали идут на изготовление различного инструмента простой формы. Также из них производят резьбонарезное оборудование и инструмент, предназначенный для ударных нагрузок.

Компания «Северный Металлургический Резерв» предлагает большой ассортимент спецсталей по доступным ценам. Вся реализуемая продукция сертифицирована, а также проходит собственный контроль качества. 

Гибкая ценовая политика включает в себя минимальные наценки на поставки от производителей – чему способствует отсутствие цепочки посредников – предоставление скидок за объем и при постоянном сотрудничестве, а также регулярные акции и распродажи.

Звоните – мы ответим на все интересующие вас вопросы!

Марки инструментальных сталей, применение, производство

Инструментальные стали — это разнообразные углеродистые, а также легированные стали, используемые для изготовления инструментов и высокоизносостойких деталей.

Сферы применения инструментальных сталей

К инструментальным относится широкий спектр сталей: легированные и ледебуритные, содержащие < 0,8 % углерода (C/лат. carboneum) — доэвтектоидные, с 0,8 % С — эвтектоидные и с более 0,8 % — заэвтектоидные. Нередко марки обладают высокой стойкостью к коррозии за счет дополнительных химических свойств. Чем тяжелее условия эксплуатации инструментов и деталей (более высокая температура, абразивность, коррозионная активность, нагрузка), тем в сплавах выше содержание карбидов.

При этом в составе сплавов помимо первичных карбидов нередко присутствуют вторичные карбиды, которые выделяются из перенасыщенного твердого раствора при его охлаждении.

Стальные инструменты используют для работы с огромным спектром материалов: металлами (путем ковки, резки, экструзии, волочения, прокатки или литья), полимерами, керамикой и композитами.

По характеру применения инструментальные стали можно сгруппировать так:

• Используемые для производства измерительных инструментов. К ним относят низколегированные, углеродистые.
• Материал, из которого изготавливают режущий инструмент. Применяются быстрорежущие стали класса ледебурита, жаропрочные.
• Для холодной штамповки — это штамповые нетермостойкие стали заэвтектоидного и ледебуритового классов.
• Для горячей штамповки — штамповые жаропрочные доэвтектоидного — заэвтектоидного классов.

Выбор материала

Различают шесть групп инструментальных сталей: закаленные в воде, стали для холодной обработки, ударопрочные, быстрорежущие, жаропрочные и специальные.

Выбор материала для различных деталей и инструментов зависит от ряда факторов:

• термостойкости,
• способности выдерживать ударные нагрузки,
• стойкости к истиранию,
• высокой твердости,
• механической прочности,
• стойкости к деформации и т.д.

Сплавы, предназначенные для эксплуатации в условиях сурового холодного климата, должны выдерживать температуры от — 45°C до — 100°C. Одновременно иная инструментальная сталь, которую используют для горячей обработки, обеспечивает производство деталей из железа, цветных металлов, их сплавов при высоких температурах. Ее применяют в таких процессах, как литье, экструзия и ковка, в производстве труб и стекла. Инструменты, произведенные из жаропрочных марок, дополнительно подвергаются колебаниям термических нагрузок, возникающих там, где поверхность инструментов контактирует с обрабатываемыми изделиями.

Характеристики инструментальных сталей

Инструментальные стали имеют различные свойства:

1. Составы, которые легируют вольфрамом (W/лат. wolframium), молибденом (Mo/лат. olybdaenum) и хромом (Cr/лат. chromium), имеют доэвтектоидную либо заэвтектоидную структуру, демонстрируют вязкость и одновременно теплостойкость.
2. Сплавы с небольшим количеством легирующих элементов и содержанием углерода (C/лат. carboneum) на среднем уровне — нежаростойкие, но являются вязкими, высокотвердыми.
3. Быстрорежущие высоколегированные стали обладают износостойкостью и теплостойкостью.
4. Твердые стали с ледебуритной или заэвтектоидной структурой содержат углерод от 2-х до 3% и хром — от 5-ти до 12%, демонстрируют износостойкость и среднюю жаростойкость.
5. Нелегированные стали с высоким процентом содержания углерода демонстрируют отличную твердость, но не являются теплостойкими.

Важно учесть, что хотя физические характеристики инструментальных сталей не связаны напрямую, иногда имеет смысл пожертвовать одним качеством ради усиления другого, например, ударной вязкостью, чтобы добиться большей износостойкости. Если инструмент деформируется под давлением, то следует повысить его твердость. А чтобы инструмент не ломался и не трескался, нужно увеличить его ударопрочность и ударную вязкость.

Углеродистая сталь инструментальная

Углеродистая инструментальная сталь обычно используется для изготовления измерительных приборов и режущих инструментов небольшого размера с низкой скоростью вращения. Она также является хорошим сырьем для изготовления штампов.

В соответствии с различными требованиями, ее классифицируют как качественную сталь общего назначения и углеродистую инструментальную сталь высокого качества.

Штамповая сталь

Штампы адаптируются к инструментам, для создания которых они используются. Так как штампы производят из конкретных углеродистых и легированных сталей различных марок, их выделили в отдельную категорию. В свою очередь эту категорию дополнительно делят еще на 3 группы:

• для работы при нормальных температурах;
• для работы при высоких температурах;
• стали, имеющие устойчивость к коррозии.

К каждому виду штамповой стали в ДСТУ 5950-2000 предъявляются отдельные требования, однако важнейшим условием для всех видов являются достаточная твердость, сочетающаяся с нужной вязкостью.

Маркировка

Современный период развития промышленности происходит на фоне ускоренной глобализации мировой экономики. Поэтому знания маркировки стали в различных странах сегодня являются одинаково ценными. Так как разнообразных обозначений существует достаточно много, стоит понять саму основу подхода к систематизации.

В Украине

По ДСТУ 3833-98 для маркировки углеродистых сталей используется буква «У» — У13А, У7 и т.д. Высококачественную сталь дополнительно маркируют буквой «А». Цифры указывают на то, сколько углерода содержится в сплаве в десятых долях процента. Присутствие иных химических элементов также обозначают буквами. Например, молибден (Mo/лат. Molybdaenum) обозначают буквой «М», а содержание этого химического элемента в сплаве — цифрами. Иногда маркировка может начинаться не с букв, а с цифр. Например, в инструментальной стали 9ХС (легированной) содержится 0,09% углерода, при этом легирующими элементами являются хром — «Х» и кремний «С». Быстрорежущие стали маркируют буквой «Р».

Европейская система

В системе EN, точно так как и в украинских стандартах, используется буквенно-цифровой индекс для обозначения ключевой информации о материале, включая механические свойства, предел прочности и потенциальное использование. Маркировка может опираться на физические свойства или на химический состав. Например, E295 — нелегированная конструкционная сталь с пределом текучести ReH ≤16 мм ≥ 295 МПа, а C35E4 — закаленная и отпущенная сталь с содержанием (С/англ. сarbon) углерода 0,32-0,39%.

Система маркировки в США

Система, разработанная в США для маркировки сталей, чаще всего опирается на обозначение цифрами. А именно, сталь AISI 1060 является углеродной сталью, в которой содержание С — около 0,60%. Соответственно, сталь AISI 1045 — среднеуглеродистая, с содержанием углерода — около 0,45%. AISI классифицирует хромистые инструментальные стали для горячей обработки в диапазоне от h2 до h29, вольфрамовые — от h31 до h36, молибденовые — h52.

Разобравшись в системе стандартизации, можно легко сравнить сталь, указанную в национальном стандарте, с любым зарубежным эквивалентом в диаграммах и графическом виде.

Закалка и отпуск

Термическая обработка металлов — один из важнейших аспектов производства. Правильный процесс гарантирует, что конечный продукт будет соответствовать всем нужным техническим характеристикам. Существует три основных этапа: отжиг, аустенит и мартенсит. Их можно проанализировать, не вдаваясь в сложные химические процессы.

Начнем с того, что сталь — сплав, созданный путем соединения углерода с железом. В эту смесь нередко добавляют другие элементы, чтобы добиться различных свойств, формирующих характеристики конечного продукта. Например, если добавлен хром, то мы получим нержавейку, которая не окисляется и, соответственно, не ржавеет.

Фазы, которые определяют процесс термической обработки инструментальной стали, изменяют ее структуру. Перестраиваются атомы железа, углерода и любых других компонентов, при этом конечный продукт получает нужные качества.

Отжиг — это процесс термообработки, который влияет на микроструктуру материала, меняя его механические или электрические свойства. Обычно отжиг сталей используется для снижения твердости, повышения пластичности и устранения внутренних напряжений. В этом процессе материал нагревается до нижних областей поля аустенитной фазы и медленно охлаждается до нормальной температуры. Полученный состав состоит из крупного феррита или крупного феррита и перлита, в зависимости от содержания углерода и сплава в стали.

Аустенитная фаза — процесс, который изменяет кристаллическую структуру феррита при помощи высоких температур. Сталь нормализуется при температурах несколько выше, чем при отжиге. В зависимости от термообработки металл приобретает дополнительные желаемые характеристики, например, повышенную твердость или предел прочности на разрыв.

Мартенситное превращение происходит, когда нагретый слав очень быстро охлаждается, тем самым предотвращается медленная перестройка атомной структуры. Конечным результатом является исключительно твердая сталь. Однако атомарное строение инструментальной стали в форме мартенсита очень твердое, что делает материал чрезвычайно хрупким и непригодным для использования. Последующие этапы служат для устранения этой характеристики.

Правильный отпуск — важный шаг в общем процессе. Главным параметром, который определяет свойства создаваемой инструментальной стали, является температура.

• Низкотемпературный отпуск — 150°C — 250°C. После него повышается показатель вязкости без уменьшения жесткости. Метод применяется для режущих инструментов, измерительных, а также штампов для холодной обработки.
• Среднетемпературный отпуск — 350°C — 450°C. Он предназначен для образования структуры, которая имеет высокую упругость и выносливость. Материал применяют для рессор, пружин, штампов горячего деформирования.
• Высокотемпературный отпуск — 500°C — 650°C. Этот процесс обеспечивает наилучшее сочетание отличной ударной вязкости, предела выносливости с удовлетворительной прочностью и твердостью. Из такого материала изготавливают детали, которые могут работать при значительных нагрузках.

Для достижения нужного результата может потребоваться несколько этапов отпуска.

Металлобаза в Днепре ЧП ТД ТАМ — одна из лучших компаний, зарекомендовавших себя на рынке. Нашими приоритетами являются высокий контроль качества и организация непрерывного обучения персонала. Основные направления нашей деятельности — оптовая и розничная продажа металлопроката в Днепре, все виды обработки металла, изготовление профилей и конструкций.

Инструментальная легированная сталь

Инструментальная легированная сталь. Эта сталь идет для изготовления различного инструмента: ударно-штампового, измерительного, режущего. Она имеет ряд преимуществ перед инструментальной углеродистой сталью. Штампы из углеродистой стали обладают высокой твердостью и прочностью, но плохо сопротивляются удару. Метчики, развертки и другие длинные и тонкие инструменты из углеродистой стали при закалке получаются хрупкими, они ненадежны в работе и часто ломаются.

Режущий инструмент — резцы, фрезы, сверла из углеродистой стали при незначительном нагреве (около 200°C) теряют свою твердость, поэтому применение их при обработке металла с большой скоростью резания невозможно. При введении определенных легирующих примесей сталь приобретает красностойкость, износоустойчивость, получает глубокую прокаливаемость; она имеет высокую прочность, твердость и хорошо противостоит ударным нагрузкам.

Важнейшие легирующие примеси инструментальной легированной стали: хром, вольфрам, молибден, марганец, кремний. Содержание углерода в этой стали может быть ниже, чем в углеродистой, и колеблется от 0,3 до 2,3%.

В отдельную группу выделяют быстрорежущие стали. Они применяются для изготовления режущего инструмента – резцов, сверл, фрез. Важнейшие свойства этой стали – высокая твердость и красностойкость до 600°C (такой нагрев вызывается высокой скоростью резания). Благодаря применению быстрорежущей стали повышается стойкость инструмента и увеличивается производительность обработки. Важнейшими легирующими элементами являются вольфрам (в количестве не менее 9%), ванадий (1-2%), хром (не менее 4%). Кроме того, в быстрорежущей стали могут находиться молибден, кобальт и в небольшом количестве – никель.

В настоящее время широко применяются стали марок Р18, Р9, Р9Ф5, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18М, Р9М, Р6М5 и др. Буква Р обозначает быстрорежущую сталь. Цифра, стоящая за буквой Р, показывает среднее содержание вольфрама в процентах.

Применение инструментальных легированных сталей

 

Х12МФ	Детали, работающие под большим давлением (до 1400-1600 Мпа). Не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии. Сталь склонна к отпускной хрупкости. Профилировочные ролики сложной формы, эталонные шестерни, накатные плашки, секции кузнечных штампов сложной формы, сложные дыропрошивные матрицы и пуансоны вырубных и просечных штампов со сложной конфигурацией рабочих частей, пуансоны и матрицы холодного выдавливания, работающие при больших давлениях.
4-9ХС, ХВГ	Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, контактном нагружении, а также упругими свойствами. Не применяется для сварных конструкций. Допустима контактная сварка. Сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма для холодных работ.
4Х5МФС	Мелкие молотовые штампы, крупные (сечением более 200 мм) молотовые и прессовые вставки при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов в условиях крупносерийного и массового производства, пресс-формы литья под давлением алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов.
3Х3М3Ф	Инструмент горячего деформирования на кривошипных прессах и горизонтально- ковочных машинах, подвергающихся в процессе работы интенсивному охлаждению (как правило, для мелкого инструмента), пресс-формы лить под давлением медных, ножи для горячей резки, охлаждаемые водой.
Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р6М5К8, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Р9М4К8, Р12М3К5Ф2, Р12М3К8Ф2, Р10М4К14, Р12М3К10Ф2, Р12М3К10Ф2	Дисковые фрезы, сверла развертки, зенкеры, метчики, протяжки, фрезы червячные, концевые, дисковые, долбяки, шеверы.

Углеродистые и легированные инструментальные стали

Углеродистые и легированные инструментальные стали

Значительно ранее других материалов для изготовления режущих инструментов начали применять углеродистые инструментальные стали. Помимо железа (Fe) и углерода (С), эти стали содержат еще не более 0,3% марганца (Мп) и кремния (Si) и не более 0,03j% фосфора (Р) и 0,02% серы (S). Фосфор и сера ухудшают качество инструментальной стали: фосфор увеличивает хрупкость, а сера ухудшает способность стали подвергаться ковке и сварке и увеличивает ее хрупкость при высоких температурах.

Из сталей для изготовления металлорежущих инструментов наибольшее применение получили , стали марок У10А, У11А и У12А. В условных обозначениях этих марок буква «У» показывает, что сталь «углеродистая инструментальная», цифры — среднее содержание углерода в десятых долях процента, а буква «А» показывает, что сталь «качественная», т. е. содержит меньше серы и фосфора.

Развитие машиностроения требовало повышения производительности механической обработки, т. е. осуществления ее при более высоких скоростях резания. Это обстоятельство, а также увеличение твердости и вязкости применявшихся металлов делали необходимым значительное улучшение режущих свойств инструментальной стали.

Естественным направлением в решении этой задачи явилась добавка в состав углеродистых инструментальных сталей так называемых легирующих (облагораживающих) элементов.

Главным недостатком углеродистых инструментальных сталей является их низкая теплостойкость. Теплостойкость стали, ее твердость и прочность повышаются при добавке хрома (Сг), ванадия (V), молибдена (М) и особенно вольфрама (W) и кобальта (Со). Некоторые из этих элементов, например хром, вольфрам и ванадий, соединяясь с углеродом, имеющимся в стали, образуют весьма твердые и износостойкие карбиды. Другие, например кобальт, растворяясь в основной массе стали (называемой ферритом), делают металл более твердым и теплостойким.

В результате добавки в состав инструментальных сталей одного или нескольких из перечисленных элементов появились легированные инструментальные стали, например стали X, ХВГ, 9ХС и т. д. Химический состав легированных инструментальных сталей, которые в настоящее время применяются для изготовления режущих инструментов, приводится в табл. 1. Эти стали лучше углеродистых инструментальных, но они также обладают недостаточными режущими свойствами и, как правило, не могут обеспечить высокой производительности.

Только такие инструменты, как сверла, развертки, фрезы, метчики и круглые плашки (лерки), предназначенные для обработки мягких материалов с невысокими скоростями резания, могут изготовляться из стали 9ХС. Сталь ХВГ может быть использована для протяжек, предназначенных для обработки металлов невысокой твердости.

Стали для измерительного инструмента

Марки инструментальной стали.

Инструментальная сталь — легированная или углеродистая сталь, предназначенная для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов холодного и горячего деформирования, деталей машин, испытывающих повышенный износ при умеренных динамических нагрузках.

По форме, размерам и предельным отклонениям металлопродукция соответствует требованиям:

• прокат стальной горячекатаный круглый — ГОСТ 2590-88,
• прокат стальной горячекатаный квадратный — ГОСТ 2591-88,
• прокат стальной горячекатаный шестигранный — ГОСТ 2879-88,
• прутки кованые квадратные и круглые — ГОСТ 1113-88,
• полосы — ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405,
• прутки, мотки калиброванные — ГОСТ 7417, ГОСТ 8559, ГОСТ 8560 квалитетов h31 и h32,
• прутки со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955 квалитетов h31 и h32.

Инструментальная легированная сталь ГОСТ 5950-2000

Легированная сталь — сталь, в которую в процессе легирования в определенных количествах вводят специальные элементы, обеспечивающие требуемые свойства. Такие элементы называют легирующими. Они могут повышать прочность и коррозионную стойкость стали и снижать опасность ее хрупкого разрушения.

Легирование стали может проводиться на различных этапах производства металла и заключается во введении легирующих элементов в расплав или шихту. В процессе легирования стали вводимые элементы могут образовывать с основой стали особые химические соединения. Такие интерметаллидные, карбидные и нитридные элементы обладают высокой твердостью и прочностью, химической стойкостью, жаропрочностью и т.п. Равномерное распределение по всему объему твердого раствора и достаточное количество этих элементов в стали придают металлу необходимые свойства при легировании стали.

Для легирования стали используются следующие химические элементы: марганец (Mn) — Г, кремний (Si) — С, хром (Cr) — Х, никель (Ni) — Н, медь (Cu) — Д, азот (N) — А, ванадий (V) — Ф, ниобий (Nb) — Б, вольфрам (W) — В, селен (Se) — Е, кобальт (Co) — К, бериллий (Be) — Л, молибден (Mo) — М, бор (B) — Р, титан (Ti) — Т, алюминий (Al) — Ю.

Чистые металлические элементы при легировании стали обычно не используются. Чаще для легирования стали применяют ферросплавы (сплавы железа) и лигатуры (вспомогательные сплавы). Это экономически выгоднее и позволяет избежать ряда технологических трудностей в процессе легирования стали.

ГОСТ 5950-2000 регулирует нормы изготовления прутков, полос и мотков горячекатаных, кованых, калиброванных и со специальной отделкой поверхности из инструментальной легированной стали, а также нормы химического состава для стали 3Х2МНФ, 4ХМНФС, 9ХФМ, слитков, заготовок, лент, труб, поковки и другой металлопродукции.

Классификация легированных сталей

По количеству легирующих элементов:

• высоколегированная — общая масса легирующих элементов более 10%,
• среднелегированная — общая масса легирующих элементов более 2,5-10%,
• низколегированная — общая масса легирующих элементов до 2,5%.

• I — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов и других материалов в холодном состоянии,
• II — для изготовления инструмента, используемого для обработки металлов давлением при температурах выше 300°С.

По способу дальнейшей обработки:

• а — горячекатаная и кованая металлопродукция для горячей обработки давлением и холодного волочения без контроля структурных характеристик,
• б — горячекатаная и кованая металлопродукция для холодной механической обработки с полным объемом испытаний.

По качеству изготовления:

По качеству и отделке поверхности:

• горячекатаная и кованая: 2ГП — для подгруппы «а», 3ГП — для подгруппы «б» повышенного качества, 4ГП — для подгруппы «б» обычного качества,
• калиброванная — Б и В,
• со специальной отделкой поверхности — В, Г, Д.

• завод «Электросталь» — ЭИ,
• златоустовский металлургический завод — ЗИ.

Марки инструментальной легированной стали

Марки инструментальной легированной стали I группы: 13Х, 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ (ИХ), 9ХФМ, Х, 9Х1, 12Х1 (120Х, ЭП430), 6ХС, 9Г2Ф, 9ХВГ, 6ХВГ, 9ХС, В2Ф, ХГС, 4ХС, ХВСГФ, ХВГ, 6ХВ2С, 5ХВ2СФ, 6ХЗМФС (ЭП788), 7ХГ2ВМФ, 9Х5ВФ, 8Х6НФТ (85Х6НФТ), 6Х4М2ФС (ДИ55), Х6ВФ, 8Х4В2МФС2 (ЭП761), 11Х4В2МФ3° C2 (ДИ37), 6Х6В3МФС (ЭП569, 55Х6В3СМФ), Х12, Х12МФ, Х12Ф1, Х12ВМФ.

Марки инструментальной легированной стали II группы: 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 7Х3, 8Х3, 4ХМФС (40ХСМФ), 4ХМНФС, 3Х2МНФ, 5Х2МНФ (ДИ32), 4Х3ВМФ (3И2), 3Х3М3Ф, 4Х5 МФС, 4Х4ВМФС (ДИ22), 4Х5МФ1С (ЭП572), 4Х5В2ФС (ЭИ958), 4Х2В5МФ (ЭИ959), Х3В3МФС (ДИ23), 05Х12Н6Д2МФСГТ (ДИ80).

Обозначение марки стали: первые цифры — массовая доля углерода в десятых долях процента, затем буквы — вещество, используемое в качестве легирующего элемента, цифры, стоящие после букв, — средняя массовая доля соответствующего легирующего элемента в целых единицах процентов. Начальную цифру опускают, если содержание углерода не менее 1%. Буква «А», в середине марки стали — содержание азота, в конце — сталь высококачественная. Например, сталь 5ХНМ — 0,5 С, 1 Cr, 1 N1, до 0,3 Mo.

Нестандартные легированные стали, выпускаемые, например, заводом «Электросталь» обозначаются соответствующим сочетанием букв (в данном случае «ЭИ»), после которого идет порядковый номер стали. Например, ЭИ959, ЭП761, ДИ80 и др.

СТАЛИ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

К сталям для измерительных инструментов предъявляется комплекс требований, из которых наиболее важными являются высокая износо­стойкость, сохранение постоянства лииейиых размеров и формы при эксплуатации, высокая чистота поверхности (высокая по лиру ем ость).

Для измерительных инструментов могут применяться как высокоуг­леродистые заэвтектоидиые стали, так и стали с дополнительным леги­рованием хромом, марганцем, вольфрамом и ванадием. В отечественной практике для измерительных плит наиболее широко используют стали ‘типа X (0,95—1,10 % С, 1,3—1,65 % Cr) и 12X1 (1,15—1,25 % С, 1,3—1,65 % Cr).

Рис. 232. Влияние времени ста­рения при 20 “С на изменение длины образцов (9 X 20 X 60 мм) стали X в зависимости от ре­жима обработки (Ю. А. Гел­лер, С. М. Явиель):

1—закалка от 840.”С, без от­пуска, 2 — закалка, охлажде­ние до —70 0C, 3 — закалка, охлаждение до —70 “С, отпуск при 150 °С, 6 ч

Высокая твердость сталей достига­ется закалкой иа мартенсит с низким от­пуском. Температура аустенитизации для, стали X составляет 650—860°С, а для стали 12X1 855—870 “С. Твердость пос­ле отпуска стали 12X1 выше, чем стали X, что связано с большим содержанием углерода в стали 12X1, Высокая поли — руемость сталей зависит от уровня твер­дости, который должен быть не ниже HRC 63—64. При высокой твердости хо­рошая полируемость стали обеспечива­ется получением равномерно распреде­ленных некрупных избыточных карбидов и повышенной металлургическрй чисто­той стали. Наличие крупных неметалли­ческих включений может приводить к выкрашиванию в процессе полирования. Кроме того, неметаллические включения могут стать центрами развития коррозии на поверхности измерительного инстру­мента.

Для измерительного инструмента чрезвычайно важным является стабильность во времени размеров и формы (рис. 232). В закаленном и отпущенном состояниях в стали протекают процессы, вызывающие размерные изменения. К таким процессам относятся релаксация оста­точных макроскопических напряжений, дальнейший распад мартенсита с уменьшением тетрагональности его кристаллической решетки, мартен­ситное превращение остаточного аустенита. В закаленной стали все эти процессы идут значительно интенсивнее, чем после отпуска. Вместе с тем низкотемпературный отпуск практически не изменяет количества Остаточного аустенита. Для уменьшения его содержания применяют многократное охлаждение до —70 °С с последующим отпуском при Т20—125 0C, В ряде случаев рекомендуется шестикратное повторение обработки холодом и отпуска, при этом количество остаточного аусте­нита уменьшается в несколько раз.

Влияние многократного охлаждения до —70 0C на количество оста­точного аустенита в стали X после закалки с 860 0C по данным Ю. А. Геллера, И. А. Бусуриной приведено ниже:

Закалка в масле (20°С) . . .

Закалка в масле+охлаждение

То же+отпуск при 125 °С, 12

+охлаждение до —70 °С. . .

То же+отпуск при 125 0C, 12

Третье охлаждение до —70 °С.

Так как распад мартенсита сопровождается уменьшением объема, относительное укорочение при распаде 1,0 % мартенсита при низком отпуске составляет 1,566-Ю-5, а превращение остаточного аустенита происходит с увеличением объема (превращение 1,0 % остаточного аустенита сопровождается относительным удлинением на 1,201-IO-4), т. е. объемные изменения в случае превращения аустенита почти на по­рядок выше, чем при распаде мартенсита. ситно-стареющие стали на железоникелевой основе, обработанные на твердость HRC 63—65. К преимуществам этих сталей относится хоро­шая обрабатываемость резанием после закалки иа низкоуглеродистый мартенсит с твердостью HRC менее 30.

Измерительные инструменты Типа лекал, шаблонов, скоб изготовля­ют путем вырубки из листа. Для этой группы инструментов применяют низкоуглеродистые (20, 20Х) и среднеуглеродистые (50, 50Г) стали. Для повышения твердости и износостойкости инструменты из яизкоуг- леродистых сталей подвергают цементации, закалке с 790—810 0C в мас­ло (сталь 20Х) илн воду (сталь 20) и низкотемпературному отпуску при 150—180 °С, 2—3 ч. Инструменты из средиеуглеродистых сталей подвергают закалке с индукционного нагрева и низкому отнуску.

РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Гудремон Э. Специальные стали. Т. I, II: Пер. с нем. M.: Металлург — издат, 1959. 1638 с.

Меськин В. С. Основы легирования стали. M.: Металлургия, 1964. 684 с.

Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. Т. II. изд. 3-е/Под ред. Бернштейна М. JI. и Рахштадта А. Г-. M.: Металлур­гия, 1983. 368 с.

Пикеринг Ф. Б. Физическое металловедение и разработка сталей: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1982. 182 с.

Справочник металлиста. Т. II. Изд. 3-е/Под ред. Рахштадта А. Г. и Брострема В. A. M.: Машиностроение, 1976. 718 с.

Тылкин М. А. Справочник термиста ремонтной службы. M.: Метал­лургия, 1981. 648 с.

Анализ структуры производства и потребления черных металлов в СССР/Камалов Р. Г., Цветаев А. А., Шишкова А. А. и др. M.: Метал­лургия, 1980. 111 с.

Виноград М. И., Громова Г. П. Включения в легированных сталях и сплавах. M.: Металлургия, 1972. 215, с.

Включения и фазы в сталях и сплавах/Явойский В. И., Близню — ков С. А., Вишкарев А. Ф. и др. M.: Металлургия, 1979. 316 с.

Гуляев А. П. Чистая сталь. M.: Металлургия, 1975. 184 с.

Кулганек Ф. Конструкционные стали (зарубежные стандарты): Пер. с ием. M.: Металлургия, 1973. 80 с.

Металлография железа. Т. I: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1972. 246 с.

Хансен H., Андерко К Структура двойных сплавов. Т. 1, 2: Пер. с англ. M.: Металлургиздат, 1962. 1488 с.

Штремель М. А. — МиТОМ, 1980, №. 8, с. 2—6.

Справочник марок сталей: Пер. с нем. M.: Металлургиздат, 1963. 1922 с.

Андриевский P. A., Jlanun А. Г., Рымашевский Г. А. Прочность ту­гоплавких соединений. M.: Металлургия, 1979. 232 с.

Гольдшмидт X. Дж. Сплавы внедрения. Т. I, II: Пер. с англ. M.: Мир, 1971. 424 и 464 с.

Григорович В. К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа. M:. Наука, 1970. 292 с.

Интерметаллические соединения: Пер. с англ./Под ред. Корнило­ва И. И. M.: Металлургия, 1970. 440 с.

Каменецкая Д. С., Пилецкая И. Б., Ширяев В. И. Железо высокой степени чистоты. M.: Металлургия, 1978. 248 с.

Могутное Б. M., Томилин И. А., Шварцман JI. А. Термодинамика железоуглеродистых сплавов. M.: Металлургия, 1972. 328 с.

Тот JI. Карбиды и нитриды переходных металлов: Пер. с аигл./Под ред. Гельда П. В. M.: Мир, 1974. 294 с.

Физическое металловедение. Т. I: Пер. с англ./Под ред. Кана Р. M.: Мнр, 1967. 334 с.

Шуберт К. Кристаллические структуры двухкомпонеитиых фаз: Пер. с нем. M.: Металлургия, 1971. 532 с.

Белоус Af. В., Черепин В. Т., Васильев Af. А. Превращения при от­пуске стали. M.: Металлургия, 1973. 232 с.

Блантер М. Е. Фазовые превращения при термической обработке стали. M.: Металлургиздат, 1962. 268 с.

Бокштейн С. 3. Строение и свойства металлических сплавов M.: Ме­таллургия, 1971. 496 с.

Курдюмов Г. В., Утевский Л. M., Энтин Р. И. Превращения в же­лезе и стали. M.: Наука, 1977. 238 с.

Попов А. А., Попова Л. Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. Справочник термиста. M.: Машгиз, 1961. 430 с.

Попов А. А. Фазовые превращения в металлических сплавах. M.: Металлургиздат, 1963. 312 с.

Садовский В. Д. Структурная наследственность в стали. M.: Метал­лургия, 1973. 205 с.

Гладштейн Л. И., Литвиненко Д. А. Высокопрочная строительная сталь. M.: Металлургия, 1972. 240 с.

Гольдштейн М. И., Фарбер В. М. Дисперсионное упрочнение стали. M.: Металлургия, 1979. 208 с.

Лейкин И. M., Литвиненко Д. А., Рудченко А. В. Производство и свойства низколегированных сталей. M.: Металлургия, 1972. 256 с.

Термическое упрочнение проката/Стародубов К¦ Ф-, Узлов И. Г., Савенков В. Я. и др. M.: Металлургия, 1970. 368 с.

Тылкин М. А., Большаков В. И., Одесский П. Д. Структура и свой­ства строительной стали. M.: Металлургия, 1983. 288 с.

Упрочнение конструкционных сталей нитридами/Гольдштейн Af. И., Гринь А. В., Блюм, Э. Э., Панфилова Л. М. M.: Металлургия, 1970. 222 с.

Банных О. А., Блинов В. М. Днсперсионно-твердеющие немагнит­ные ванадийсодержащие стали. M.: Наука, 1980. 190 с.

Бернштейн М. Л. Прочность стали. M.: Металлургия, 1974. 200 с.

Бернштейн Af. Л., Займовский В. А., Капуткина Л. М. Термомеха — ннческая обработка стали. M.: Металлургия, 1983. 480 с.

Богачев И. Н. Кавитационностойкое разрушение н кавитационно — стойкие стали. M.: Металлургия, 1972. 190 с.

Богачев И. H., Еголаев В. Ф. Структура и свойства железомарганце — вых сплавов. M.: Металлургия, 1973. 296 с.

Бодяко Ni. H., Астанчик С. А., Ярошевич Г. Б. Мартенситно-старе­ющие стали. Минск: Наука и техника, 1976. 246 с.

Голиков И. H., Гольдштейн М. И., Мурзин И. И. Ванадий в стали. M.: Металлургия, 1968. 292 с.

Голованенко С. А., Фонштейн Н. Af. — В кн.: Итоги науки и техни­ки. Металловедение и термическая обработка. M.: ВИНИТИ, 1983, с. 64—120.

Гольдштейн Я¦ E., Заславский А. Я¦ Конструкционные стали повы­шенной обрабатываемости. M.: Металлургия, 1977. 248 с.

Давыдов Н. Г. Высокомарганцевая сталь. M.: Металлургия, 1979. 174 с.

Зубов В. Я-, Грачев С. В. Структура и свойства стальной пружинной ленты. M.: Металлургия, 1964. 224 с.

Лебедев Д. В. Конструктивная прочность криогенных сталей. M.: Металлургия, 1976. 264 с.

Литвиненко Д. А. Холоднокатаная нестареющая сталь. M.: Метал­лургия, 1968. 168 с.

Лахтин Ю. M., Коган Я — Д. Азотированные стали. M.: Машино­строение, 1976. 255 с.

Минкевич А. Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. M.: Машиностроение. 1965. 491 с.

Перкас М. Д., Кардонский В. М. Высокопрочные мартенситно-ста­реющие стали. M.: Металлургия, 1970. 224 с.

Потак Я — М. Высокопрочные стали. M.: Металлургия, 1972. 208 с.

Проблемы разработки конструкционных сплавов: Пер. с англ. M.: Металлургия, 1980. 336 с.

Приданцев М. В., Давыдова Л. H., Тамарина И. А. Конструкцион­ные стали: Справочник. M.: Металлургия, 1980. 288 с.

Разрушение. Т. 6. Разрушение металлов: Пер. с англ. M.: Метал­лургия, 1976. 496 с.

Рахштадт А. Г. Пружинные стали и сплавы. 3-е изд., перераб. и доп. M.: Металлургия, 1982. 400 с.

Романив О. Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. M.: Металлургия, 1979. 176 с.

Спектор А. Г., Зельбет Б. M., Киселева С. А. Структура и свойства подшипниковых сталей. M.: Металлургия, 1980. 264 с.

Химико-термическая обработка металлов н сплавов: Справочник/ Под ред. Ляховича Л. С. M.: Металлургия, 1981. 424 с.

Бабаков А. А., Приданцев М. В. Коррозионностойкие стали и спла­вы. M.: Металлургия, 1971. 318 с.

Гуляев А. П., Жадан Т. А. Новые низколегированные нержавеющие стали. M.: Машиностроение, 1972. 104 с.

Туфанов Д. Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, спла­вов и чистых металлов: Справочник. M.: Металлургия, 1982. 120 с.

Ульянин Е. А. Коррозионностойкие стали и сплавы: Справочник. M.: Металлургия, 1980. 207 с.

Химушин Ф. Ф. Нержавеющие стали. M.: Металлургия, 1976. 798 с.

Банных О. А-, Ковнеристый Ю. К, Зудин И. Ф. Хромомарганцевые теплоустойчивые стали с алюминием. M.: Наука, 1965. 101 с.

Григорович В. К Жаропрочность и диаграммы состояния. M.: Ме­таллургия, 1969. 323 с.

Деформация и свойства материалов для авиационной и космической техники: Пер. с англ. M.: Металлургия. 1982. 386 с.

Жаропрочные сплавы для газовых турбин: Пер. с англ. M.: Метал­лургия, 1981. 480 с.

Захаров М. В., Захаров А. М. Жаропрочные сплавы. M.: Метал­лургия, 1969. 245 с.

Корнилов И. И. Физико-химические основы жаропрочности сплавов. M.: Наука, 1971. 318 с.

Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов. M.: Мир, 1969. 392 с.

Ланская К. А. Высокохромистые жаропрочные стали. M.: Метал­лургия, 1976. 230 с.

Ланская К¦ А. Жаропрочные стали. M.: Металлургия, 1969. 245 с.

Масленков С. Б. Жаропрочные стали и сплавы: Справочник. M.: Металлургия, 1983. 191 с.

Портной К¦ И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы. M:. Металлургия, 1974. 123 с. v

Приданцев М. В. Жаропрочные стареющие сплавы. M.: Металлур­гия, 1973. 184 с.

Роэенберг В. М. Основы жаропрочности металлических материалов, M:. Металлургия, 1973. 325 с.

Симе Ч„ Хагель В. Жаропрочные сплавы/Пер. с аигл. M.: Метал­лургия, 1976. 586 с.

Химушин Ф. Ф. Жаропрочные стали и сплавы. M.: Металлургия, 1969. 749 с.

Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка: Справочник: Пер. с венг. M.: Металлургия, 1982. 312 с.

Геллер Ю. А. Инструментальные стали. 5-е изд. M.: Металлургия, 1983. 528 с.

Гуляев А. П., Малинина К. А., Саверина С. М. Инструментальные стали: Справочник. M.: Машиностроение, 1975. 272 с.

Инструментальные стали: Справочник/Яозняк Л. А., Тишаев С. И., Скрынченко Ю. М. и др. M.: Металлургия, 1977. 168 с.

Лозняк Л. А., Скрынченко Ю. M., Тишаев С. И. Штамповые ста­ли. M.: Металлургия, 1980. 244 с.

[1] 6-железо отдельно не рассматривается, так как представляет со­бой а-железо при высоких температурах.

[2] Наиболее часто пользуются понятием «атомный металлический радиус» (по Гольдшмндту), представляющим собой половину наимень­шего расстояния между атомами в их кристаллической решетке. Поэ­тому в разных модификациях одного н того же элемента атомный ра­диус будет различным. Так, для ct-железа (о. ц. к. решетка, координа­ционное число К— 8) атомный раднус железа равен,0,124 нм, а для Y-железа (г. ц. к., /С= 12) 0,127 нм. Сравнение атомных радиусов эле­ментов проводят при одинаковом координационном числе.

[3] Как известно, температура перехода из вязкого в хрупкое состо­Йте (Tnp) может быть определена как температура, при которой про­Исходит резкое падение ударной вязкости или излом нз вязкого перехо­Дит в хрупкий (50 % волокна в изломе).

[4] На рнс. 29 приведены лншь наиболее часто встречаемые в стали карбиды и ннтрнды. В редких случаях возможно образование фаз н дру­гого тн па (например, гексагонального ннтрнда Nb2N в малоперлнтных азотистых сталях нлн гексагонального карбида V2C в высоколегиро­ванных нержавеющих сталях с ннзкнм содержанием углерода).

[5] Закономерности образования карбидов и нитридов в основном общие. Поэтому дальнейшее рассмотрение будет проведено по карби­дам. При наличии существенных особенностей в аналогичных нитрндных фазах они будут освещаться особо.

[6] Кроме указанных нитридов, в системе железо—азот могут обра­зовываться нитриды Fe2N (|-фаза) и Fe3N (е-фаза). Как правило, они образуются при высоких содержаниях азота [соответственно 7,7 и 11,3% (по массе)], поэтому в обычных легированных сталях эти нит­риды практически не возникают.

[7] В легированной стали, которая, как минимум, составляет трой­ную систему, превращение двойного эвтектоида в аустенит происходит не при постоянной температуре, а в интервале температур. Поэтому зна­чения критических точек следует рассматривать лишь как средние тем­пературы начала и конца превращения, протекающего в определенном интервале температур.

[8] Структурная наследственность возможна при скоростях нагрева порядка

Чем более легирована сталь, тем шире диапазон ско­ростей нагрева, при которых проявляется структурная на­следственность в стали. Легирование влияет на критичес­кую скорость нагрева, при которой наблюдается восста­новление исходного крупного зерна при повторном нагреве выше Ac?, и не происходит образования мелкозернистого аустенита. Для легированной стали на рис. 40 приведена схема, упрощенно показывающая процесс формирования зерна при нагреве и охлаждении стали с исходной упоря­доченной структурой.

«При достаточно быстром (сотни градусов в секунду) нагреве закаленной и неотпущенной стали реализуется особый кристаллографически упорядоченный механизм об­разования аустенита, сходный с обратным мартенситным превращением в высоколегированных сплавах, в резуль­тате чего происходит восстановление зерна исходной струк­туры. По мере уменьшения скорости нагрева все в боль­шей степени получают развитие процессы отпуска и нор­мальный, контролируемый диффузией механизм образо­вания аустенита, сопровождающийся измельчением зерна. При достаточно медленном (1—2 град/мин) нагреве мно­гих сталей аустенит образуется также кристаллографичес­ки упорядоченным механизмом, в результате чего и при таком нагреве наблюдается восстановление зерна исход­ной структуры, т. е. резко выраженная структурная наслед­ственность. Увеличение скорости нагрева ведет к наруше­нию упорядоченности в процессе формирования (роста)

[9] В литературе встречаются различные термины для указанных превращений. Так, перлитное превращение также называют эвтектоид — ным, диффузионным превращением, распадом на феррито-карбидную смесь (ФКС), превращением по 1 ступени. Промежуточное превраще­ние — бейнитным превращением по II ступени.

[10] Необходимо подчеркнуть, что составы аустенита и стали могут не совпадать, если легирующие элементы не полностью переведены в твердый раствор при аустенитизации. В этом случае нерастворенная часть легирующих элементов входит в состав карбидной (интерметал — лидной) фазы, которая иначе влияет на устойчивость аустенита. По­этому приведенные ниже данные о влиянии углерода и легирующих элементов относятся к случаю нх растворения в аустените.

[11] В высоколегированных быстрорежущих сталях кобальт увеличи­вает количество остаточного аустенита в закаленной стали вследствие изменения растворимости в аустените других легирующих элементов.

Распад мартенсита включает формирование сегрегаций атомов углерода и легирующих элементов в твердом раст-

[13] В настоящем разделе дан краткий анализ отпускной хрупкости стали, подробный обзор приведен в учебнике И. И. Новикова «Теория термической обработки стали», изд. 3-е,, M.: Металлургия, 1978.

Углеродистые горячекатаные стали обыкновенного качест­ва (ГОСТ 380—71) в зависимости от назначения и гаран­тируемых при поставке свойств подразделяют на три груп­пы: А, Б и В.

Стали группы А поставляют с регламентированными ¦ механическими свойствами. Химический состав их не нор­мируется. Поэтому стали этой группы наиболее часто при­меняют в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, штамповке, термической обра­ботке, следовательно, механические свойства горячеката­ной стали сохраняются.

Стали группы Б поставляют с регламентированным хи­мическим составом, без гарантии механических свойств. Поэтому их применяют для изделий, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от состава стали, а конечные механические свойства определяются самой об­работкой.

[15] На векторной диаграмме не нанесена компонента его, одинаковая для все трех сталей. Необходимо также подчеркнуть, что на диаг­рамме отложены не абсолютные значения предела текучести и темпера­туры перехода, а лишь их изменение — Actt и АТВр.

Карманный справочник технолога-инструментальщика

Инструментальные стали

Основными материалами для режущих инструментов являются инструментальные стали. К ним относятся углеродистые, легированные и быстрорежущие стали.

Углеродистые стали. Эти стали обладают высокой твердостью после окончательной термической обработки (закалки) HRC 62—64 и имеют низкую твердость в отожженном состоянии (НВ 187—207), что обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием и давлением. Недостаток углеродистых сталей — низкая теплостойкость (200—250° С).

Углеродистые инструментальные стали применяют для режущих инструментов, работающих при небольших скоростях резания (υ = 10÷12 м/мин).

В табл. 1 дано назначение некоторых марок инструментальной углеродистой стали (ГОСТ 1435—54) при изготовлении режущих инструментов.

Легированные стали. В зависимости от назначения и свойств инструментальные легированные стали (ГОСТ 5950—63) подразделяют на две группы: стали для режущего и измерительного инструмента и стали для штампового инструмента. Для режущего инструмента наибольшее применение нашли марки 7ХФ, ИХ, 13Х, ХВ5. В1, Ф, 9ХС, ХВГ, 9Х5ВФ, ХВСГ др.

В обозначениях марок сталей первые цифры указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Они могут не указываться, если содержание углерода близко к единице или больше единицы. Буквы за цифрами обозначают: Г — марганец, С — кремний, X — хром, В — вольфрам, Ф •— ванадий, Н — никель, М — молибден. Цифры, стоящие после букв, указывают среднее содержание соответствующего элемента в целых единицах. Отсутствие цифры обозначает, что содержание этого легирующего элемента равно примерно 1%. В отдельных случаях содержание легирующих элементов не указывается, если оно не превышает 1,8%.

Легированные стали обладают по сравнению с углеродистыми повышенной вязкостью в закаленном состоянии, более глубокой прокаливаемостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинам при закалке. Режущие свойства легированных сталей примерно такие же, как у углеродистых инструментальных сталей, потому что они тоже имеют низкую теплостойкость (200—250° С).

Назначение легированных сталей, применяемых для изготовления режущих инструментов, дано в табл. 2.

Быстрорежущие стали. Инструментальные быстрорежущие стали (ГОСТ 9373—60) приобретают после термообработки высокую твердость, прочность и износостойкость, сохраняя режущие свойства при нагревании во время работы до 600—650° С. Это позволяет увеличить скорость резания инструментами из быстрорежущей стали в 2—4 раза и повышает их стойкость по сравнению с инструментами из углеродистой или легированной стали. Преимущества быстрорежущей стали проявляются главным образом при обработке прочных (σ_в = 100 кГ/мм 2 ) и твердых сталей (НВ 200—250) и резании с повышенной скоростью.

Основные марки и химический состав быстрорежущих сталей приведены в табл. 3.

Таблица 1

Назначение углеродистых сталей при изготовлении режущих инструментов

Марки быстрорежущей стали обозначают буквами и цифрами: Р означает, что сталь относится к группе быстрорежущих, а цифра после буквы Р показывает среднее содержание вольфрама (в %) в стали. Среднее содержание ванадия (в %) отмечают цифрой, следующей за буквой Ф₁ кобальта — цифрой после буквы К.

Таблица 2

Назначение легированных сталей, применяемых для режущих инструментов

Таблица 3

Марки и химический состав быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали делятся на стали нормальной теплостойкости (Р18, Р12, Р6МЗ) и стали повышенной теплостойкости (Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5 и др.). Для обработки конструкционных сталей с твердостью до НВ260—280 и чугунов используют стали нормальной теплостойкости. При обработке более прочных и улучшенных конструкционных сталей необходимы стали ванадиевые Р18Ф2 и для очень тяжелых режимов резания — кобальтовые Р18К5Ф2, Р9К5 и Р9К10.

В настоящее время металлургическая промышленность выпускает новую марку высоковольфрамовой кобальтованадиевой быстрорежущей стали ЭПЗ79 (Р18Ф2К8М). Эту сталь поставляет завод «Электросталь»

По сравнению со стандартными сталями повышенной теплостойкости сталь ЭП379 содержит больше углерода, кобальта и меньше молибдена. По сравнению со сталью Р18 сталь ЭП379 обладает повышенной горячей твердостью и теплостойкостью.

Сталь ЭП379 предназначена для инструментов любой формы при обработке титановых, жаропрочных и закаленных сталей с твердостью до HRC 52—55.

Свойства быстрорежущих сталей по сравнению со сталью Р18 приведены в табл. 4. Назначение быстрорежущих сталей для изготовления режущих инструментов дано в табл. 5.

Для оснащения инструментов пластинками из быстрорежущих сталей в зависимости от их назначения ГОСТ 2379—67 предусматривает несколько форм (табл. 6).

Таблица 4

Свойства быстрорежущих сталей

Таблица 5

Примерное назначение быстрорежущих сталей

Конструкционные стали. Для экономии быстрорежущих сталей и твердых сплавов многие режущие инструменты изготовляются составными, например, режущая часть — из стали марки Р18, а хвостовик или державка — из конструкционной стали.

Для державок, хвостовиков и корпусов применяются углеродистые инструментальные стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—60), качественные (ГОСТ 1050—60) и конструкционные легированные (ГОСТ 4543—61).

Рекомендуемые марки сталей для составного режущего инструмента приведены в табл. 7.

Таблица 6

Форма, размеры и назначение пластинок из быстрорежущей стали

Стали для измерительного инструмента и пружинные стали

Стали для измерительного инструмента

Стали этого назначения должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, сохранять постоянство формы и размеров в течение длительного срока эксплуатации. Кроме того, от них требуется хорошая обрабатываемость для получения высокого класса чистоты поверхности и малая деформация при термической обработке.
Для измерительного инструмента обычно применяют высокоуглеродистые стали У8—У12 и низколегированные стали марок X, ХГС, ХВГ, 9ХС, содержащие около 1 % С и до 1,5 % Ст. Их твердость после термообработки должна быть не менее НКС 60—64.

После обычной термической обработки в структуре высокоуглеродистых сталей обычно присутствует остаточный аустенит, из-за чего она не является стабильной. Для обеспечения высокой твердости стали и стабильности размеров инструмента в процессе эксплуатации проводится специальная термическая обработка. Она состоит изакалки в масле, для особо точных инструментов включает дополнительно обработку холодом при температуре —80 °С и длительного (до 30 ч) низкотемпературного отпуска —старения при 120—170 °С. Нагрев при более высокой температуре недопустим из-за снижения твердости и износостойкости инструмента. Длительный отпуск предотвращает процессы старения и распад мартенсита в течение всего периода эксплуатации инструмента. Для измерительных инструментов большого размера и сложной геометрии используют азотируемые стали типа 38Х2МЮА.

Пружинные стали

Работа пружин, рессор и тому подобных деталей характеризуется тем, что в них используют только упругие свойства стали. Большая суммарная величина упругой деформации пружины (рессоры и т. д.) определяется ее конструкцией — числом и диаметром витков, длиной пружины. Поскольку возникновение пластической деформации в пружинах не допускается, то от материала подобных изделий не требуется высокой ударной вязкости и высокой пластичности. Главное требование состоит в том, чтобы сталь имела высокий предел упругости (текучести). Это достигается закалкой с последующим отпуском при температуре в районе 300—400° С. При такой температуре отпуска предел упругости (текучести) получает наиболее высокое значение, а то, что эта температура лежит в интервале развития отпускной хрупкости I рода, в силу отмеченного выше обстоятельства не имеет большого значения.

Пружины, рессоры и подобные им детали изготавливают из конструкционных сталей с повышенным содержанием углерода (но, как правило, все же более низким, чем у инструментальных сталей) — приблизительно в пределах 0,5—0,7% С, часто с добавками марганца и кремния. Для особо ответственных пружин применяют сталь 50ХФ, содержащую хром и ванадий и обладающую наиболее высокими упругими свойствами. Термическая обработка пружин и рессор из легированных сталей заключается в закалке от 800—850° С (в зависимости от марки стали) в масле или в воде с последующим отпуском в районе 400—500° С на твердость НКС 35—45. Это соответствует ст_в= 1304-160 кгс/мм 2 .

Иногда такой термической обработке подвергают детали конструкций большой длины и с тонкими стенками, которые должны обладать высокими пружинящими свойствами. В этом случае применяют сталь ЗОХГС, после закалки и отпуска при 250° С она будет иметь прочность (а_в) 160 кгс/мм 2 , но вязкость (а_д) всего лишь 5 кгс-м/см 2 , а пластичность (б) 7% и (‘ф> 40%. Часто пружины изготавливают из шлифованной холоднотянутой проволоки (так называемой серебрянки). Наклеп (нагартовка) от холодной протяжки создает высокую твердость и упругость. После навивки (или другого способа изготовления) пружину следует отпустить при 250—350° С для снятия внутренних напряжений, что повысит предел упругости. Для изготовления серебрянки применяют обычные углеродистые инструментальные стали У7, У8, У9, У10.

На качество и работоспособность пружины большое влияние оказывает состояние поверхности. При наличии трещин, плен и других поверхностных дефектов пружины оказываются нестойкими в работе и разрушаются, вследствие развития усталостных явлений в местах концентрации напряжений вокруг этих дефектов. Кроме обычных пружинных материалов, имеются и специальные, работающие в специфических условиях (повышенные температуры, агрессивные среды, и т. д.).

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

По назначению инструментальные стали делятся на стали для режущего, штамповогои измерительного инструментов. 60—62) и износо­стойкостью, т. е. способностью длительное время сохранять ре­жущие свойства кромки в условиях трения.

Чем больше твердость обрабатываемых материалов, толще стружка и выше скорость резания, тем больше энергия, затрачи­ваемая на процесс обработки резанием. Механическая энергия переходит в тепловую. Выделяющееся тепло нагревает резец, деталь, стружку и частично рассеивается. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, т. е. способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы. По теплостойкости различают три группы инструменталь­ных сталей для режущего инструмента: нетеплостойкие, полу­теплостойкие и теплостойкие.

При нагреве до 200—300 °С нетеплостойких сталей в процессе резания углерод выделяется из мартенсита закалки и начинается коагуляция карбидов цементитного типа. Это приводит к потере твердости и износостойкости режущего инструмента. К нетепло­стойким относятся углеродистые и низколегированные стали. Полутеплостойкие стали, к которым относятся некоторые средне-легированные стали, например 9Х5ВФ, сохраняют твердость до температур 300—500 °С. Теплостойкие стали сохраняют твер­дость и износостойкость при нагреве до температур 600 °С.

Углеродистые и низколегированные стали имеют сравнительно низкую теплостойкость и невысокую прокаливаемость, поэтому их используют для более легких условий работы при малых скоростях резания. Быстрорежущие стали, имеющие более высо­кую теплостойкость и прокаливаемость, применяют для более тяжелых условий работы. Еще более высокие скорости резания допускают твердые сплавы и керамические материалы. Из суще­ствующих материалов наибольшей теплостойкостью обладает нитрид бора — эльбор, Эльбор позволяет обрабатывать материалы высокой твердости, например закаленную сталь, при высоких скоростях.

2. Углеродистые стали

Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У, а следующая за ней цифра показывает содержание углерода в де­сятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют углеродистые качественные стали марок У7-— У13 и высококаче­ственные стали марок У7А—У13А. Высококачественные стали содержат не более 0,02 % серы и фосфора, качественные — не более 0,03 %.
По назначению различают углеродистые стали для работы при ударных нагрузках и для статически нагруженного инструмента.
Стали марок У7—У9 применяют для изготовления инстру­мента при работе с ударными нагрузками, от которого требуется высока
я режущая способность (зубила, клейма по металлу, де­ревообделочный инструмент, в частности пилы, топоры и т. д.).
Стали марок У10—У13 идут на изготовление режущего ин­струмента, не испытывающего при работе толчков, ударов и обладающего высокой твердостью (напильники, шаберы, острый хирургический инструмент и т. п.). Из стали этих марок иногда изготавливают также простые штампы холодного деформиро­вания.
Углеродистые доэвтектоидные стали после горячей пластиче­ской обработки Термическая обработка углеродистых инструментальных ста­лей состоит из двух операций: предварительной и окончательной обработок.
Предварительная термическая обработка сталей заключается в отжиге при 740—760 °С, цель которого — получить микрострук­туру, состоящую из зернистого перлита — псевдоперлита, так как при такой микроструктуре после последующей закалки полу­чаются наиболее однородные свойства. Кроме того, при такой структуре облегчается механическая обработка инструмента.
Окончательная термическая обработка состоит из закалки и низкого отпуска. Закалку проводят в воде от 780—810 °С, т. е, с температур, для доэвтектоидных сталей лежащих несколько выше Лс3, а для заэвтектоидных — лежащих ниже Аст.

Углеродистые стали имеют очень высокую критическую ско­рость закалки — порядка 200—300 °С/с. Поэтому недопустимо даже малейшее замедление охлаждения при закалке, так как это может привести к частичному распаду аустенита при темпе­ратурах перлитного интервала и, как следствие, к появлению мягких пятен. Особенно быстро протекает распад аустенита в уг­леродистых сталях при температурах, близких к 500—550 °С, где он начинается почти мгновенно, протекает чрезвычайно ин­тенсивно и в течение нескольких секунд полностью заканчива­ется.
Поэтому только инструменты малого диаметра могут после закалки в воде прокаливаться насквозь. Однако при этом в них возникают большие внутренние напряжения, которые могут вы­звать существенные деформации.
Инструменты, имеющие крупные размеры, при закалке в воде и в водных растворах солей, кислот и щелочей, охлаждающая способность которых выше, чем воды, закаливаются на мартенсит лишь в тонком поверхностном слое. Структура же глубинных зон инструментов представляет собой продукты распада аустенита в перлитном интервале температур. Сердцевина инструментов, имеющая такую структуру, является менее хрупкой по сравне­нию с мартенситной структурой. Поэтому инструменты, имеющие такую сердцевину, лучше переносят толчки и удары по сравнению с инструментами, закаленными насквозь на мартенсит.
Углеродистые стали наиболее целесообразно применять для инструментов небольшого сечения (до 5 мм), которые можно зака­ливать в масле и достигать при этом сквозной прокаливаемости, а также для инструментов диаметром или наименьшей толщиной 18—25 мм, в которых режущая часть приходится только на по­верхностный слой, например напильники, зенкера, метчики.
Углеродистые инструментальные стали отпускают при тем­пературах не более 200 °С во избежание снижения твердости. Твердость окончательно термически обработанного инструмен­та из углеродистых сталей обычно лежит в интервале НВ.С 56—64.
Достоинствами углеродистых инструментальных сталей яв­ляются низкая стоимость, хорошая обрабатываемость давлением и резанием в отожженном состоянии.
Их недостатками являются невысокие скорости резания, ограниченные размеры инструмента из-за низкой прокаливаемо-сти и его значительные деформации после закалки в воде.

3. Легированные стали

Низколегированные стали для режущего инструмента (13Х, 9ХС) также не обладают высокой теплостойкостью и обычно при­годны для работы при температурах не более 200 — 250

Инструментальная сталь

— как она производится? Сорта и области применения инструментальной стали

Инструментальная сталь — это еще одна классификация или тип металла, которые можно найти на рынке.

Из названия легко понять, что инструментальные стали являются частью группы сталей . Это наиболее распространенная группа металлов, используемых сегодня в машиностроении.

Инструментальные стали, наряду с нержавеющими сталями, являются подгруппой легированных сталей. Оба они содержат легирующие элементы, которые придают им необходимые свойства для определенных применений.И мы собираемся выяснить, какие эти свойства соответствуют марке инструментальной стали.

Что такое инструментальная сталь?

Как упоминалось ранее, в обрабатывающей промышленности для различных целей используются разные марки сталей. Либо как часть производственного процесса, либо как часть конечного продукта.

Судя по названию, вы можете иметь представление об основном назначении инструментальной стали. Если вы производите ручной инструмент или станки, такие как штампы или сверла, инструментальная сталь — идеальный выбор.Некоторые из основных свойств, которые делают эту легированную сталь лучшим вариантом для изготовления инструментов, включают:

• Достаточно высокая твердость материала, что делает его устойчивым к деформации и сплющиванию.
• Высокая прочность, что делает его устойчивым к поломке и сколам.
• Износостойкость, включающая сопротивление истиранию и эрозии.
• Хорошие термические свойства, обеспечивающие сохранение формы, и острые режущие кромки даже при очень высоких температурах.

Другие области применения инструментальных сталей, которые следует выделить, — это модификация и ремонт станков и штампов, что может быть очень актуально для некоторых отраслей металлообработки. Кроме того, этот тип стали очень полезен при производстве форм для литья под давлением благодаря ее устойчивости к истиранию.

Инструментальная сталь бывает разных марок. Каждый сорт имеет более специфические свойства в зависимости от того, как с ним обращаться. Например, некоторые сорта получают дополнительные химические свойства от таких компонентов, как ванадий.Ванадий повышает стойкость инструментальной стали к коррозионному износу.

Другие включают меньшее количество марганца, чтобы уменьшить вероятность образования трещин во время закалки.

Теперь, если вы спрашиваете, как это возможно, продолжайте читать, и вы узнаете.

Как изготавливаются инструментальные стали?

Существуют разные процессы, которые можно использовать для производства инструментальной стали, но все они имеют что-то общее. Производство инструментальной стали должно осуществляться в среде с контролируемыми условиями для обеспечения высокого качества.

Что касается содержания, инструментальные стали обычно содержат от 0,5% до 1,5% углерода. Другие компоненты, такие как вольфрам, ванадий, хром и молибден, добавляются в различных пропорциях для достижения более специфических свойств.

Некоторые из наиболее часто используемых процессов в производстве инструментальной стали включают:

• Электродуговая печь плавильная
• Электрошлаковое рафинирование
• Первичная разбивка
• Прокат
• Горячее и холодное волочение
• Непрерывное литье

Электродуговая печь (ДСП) плавильная

Этот процесс также известен как первичная плавка.Он основан на плавлении металлической стружки, полученной от фрезерных процессов и поставщиков. В основном при плавке в ДСП используются остатки различных методов обработки металла.

Плавка в электродуговых печах широко используется из-за невысокой стоимости производства. Тем не менее, для достижения максимально возможного качества и свойств может потребоваться дополнительная обработка. Примером этого является отжиг для предотвращения растрескивания.

Процесс состоит из двух этапов:

• Быстрая плавка лома в печи.
• Рафинирование расплавленного металла в отдельной емкости, что позволяет обрабатывать большие количества металла.

Необходимо избегать загрязнения расплава во время процесса. Вот почему так важны контролируемые условия.

Электрошлаковая очистка (ЭШР)

Электрошлаковое рафинирование также известно как электрошлаковый переплав. На протяжении всего процесса металл плавится постепенно. Полученные слитки имеют хорошее качество поверхности без заметных дефектов.

Кроме того, инструментальная сталь, произведенная с помощью этого процесса, обеспечивает другие замечательные качества, незаметные невооруженным глазом:

• Лучшая горячая обрабатываемость
• Повышенная чистота
• Повышенная пластичность
• Повышенное сопротивление усталости

Несмотря на то, что электрошлаковое рафинирование является довольно дорогостоящим процессом, он является хорошим выбором для большинства специализированных применений.

Первичная поломка

Для этого процесса производства инструментальной стали требуется определенное оборудование.Такие как гидравлические прессы с открытой матрицей или ротационные ковочные машины.

Однако разнообразие поперечных сечений, которые можно получить с помощью процесса первичного разрушения, компенсирует стоимость машин. Возможно изготовление квадратных, прямоугольных, полых и ступенчатых профилей. Максимальная длина колеблется от 6 до 12 метров.

Что наиболее важно, инструментальная сталь, изготовленная методом первичной деформации, обеспечивает повышенное качество, почти полное отсутствие дефектов и большую прямолинейность.

Прокат

В настоящее время прокатные станы используются подряд.Эти ряды могут включать более 20 мельниц. Процесс начинается с индукционной печи, в которой нагревается сталь.

Есть и другие варианты нагрева металла, например, печи с шагающими балками. Процесс нагрева выполняется быстро, чтобы избежать потери углерода, известной как обезуглероживание.

Затем идет горячая прокатка, придающая металлу первоначальную форму. Каждый рулон прижимает листы немного тоньше, пока не будет достигнута необходимая толщина.

В зависимости от требований к размерам на очереди может быть холодная прокатка. Этот метод прокатки обеспечивает очень точные допуски на конечный продукт.

Благодаря технологическому развитию сталелитейной промышленности процесс автоматизирован. Прокатка производит листы стали в рулонах. Время, необходимое для изготовления одной катушки, составляет около 12 минут.

Горячая и холодная вытяжка

Использование чертежей для производства инструментальной стали позволяет получить большие допуски, меньшие размеры и определенные профили.

Из-за высокой прочности и пониженной пластичности инструментальной стали холодное волочение ограничивается одним световым проходом. Это помогает предотвратить растрескивание материала.

Горячее волочение при температуре до 540 ° C, допускает несколько проходов. Это также увеличивает прочность инструментальной стали.

Непрерывное литье

Это процесс, который помогает снизить затраты при производстве инструментальных сталей. После литья используются другие виды обработки и процессы для получения лучших свойств.Некоторые из наиболее распространенных процессов, используемых после литья, включают отжиг, ковку с молотком и прокатку.

Прочие процессы

Важно подчеркнуть, что большинство процессов, которые традиционно использовались для производства инструментальных сталей, имеют общий недостаток — периоды охлаждения довольно продолжительны. Иногда это приводит к грубым структурам, которые обеспечивают низкое качество и ограниченные свойства.

Порошковая металлургия

Чтобы устранить эту проблему, было сделано много разработок.Самые современные процессы, такие как порошковая металлургия и процессы скопления, позволяют производить инструментальные стали с высоким содержанием углерода, хрома и улучшенными свойствами. К ним относятся:

• Лучшая обрабатываемость
• Лучшая реакция на термическую обработку
• Повышенная шлифуемость

Единственная проблема, связанная с этими новыми процессами, — это увеличение затрат из-за необходимости в специальном оборудовании и опыте. Однако стоит ожидать снижения цен по мере того, как в будущем эти процессы станут более распространенными.

Самые распространенные марки инструментальной стали с применением

Инструментальные стали

делятся на 5 групп. У каждого из них есть свои особенности, касающиеся таких аспектов, как твердость поверхности, прочность или ударная вязкость, рабочая температура, ударопрочность и стоимость.

Эти пять групп:

• Закалка в воде
• Холодная деформация
• Ударопрочный
• Высокоскоростной
• Горячие деформации

Группа холодной обработки состоит из трех марок: закалки в масле, закалки на воздухе и марки D.

Упрочнение воды или марки W

В эту группу входят недорогие высокоуглеродистые стали с высокой твердостью. Фактор цены делает эту сталь наиболее широко используемой среди инструментальных сталей.

Однако хрупкость — это побочный эффект твердости сплава W. Также они не подходят для работы при повышенных температурах.

Название происходит от того факта, что все стали этой группы закалены в воде. Закалка в воде может привести к трещинам и деформации чаще, чем закалка в масле или закалка на воздухе.По этой же причине продажи, хотя и остаются лидерами, снижаются по сравнению с другими сортами.

Наиболее распространенные области применения инструментальной стали марки W включают:

• Резаки и ножи
• Столовые приборы
• Тиснение
• Сверла
• Бритвенные лезвия
• Инструмент токарный

Закалка на воздухе или классы A (холодная деформация)

Инструментальная сталь марки

A имеет более высокое содержание хрома, что улучшает реакцию на термическую обработку.Обрабатываемость инструментальных сталей класса А неплохая. Кроме того, они обладают высокой износостойкостью и прочностью.

Наиболее распространенные области применения инструментальных сталей класса A включают, но не ограничиваются:

• Кулачки
• Плашки гибочные
• Плашки для вырубки
• Плашки чеканки
• Плашки для тиснения
• Плашки для ламинирования
• Ножи рубительные
• Токарный центр
• Пресс-формы для литья пластмасс
• Пуансоны для холодной экструзии

Класс D (холодная обработка)

В этой группе мы находим инструментальные стали, которые сочетают в себе характеристики классов W и A.С одной стороны, они содержат большее количество углерода по сравнению с закалкой в ​​воде. С другой стороны, они обладают описанными выше свойствами, типичными для закалки на воздухе.

Из-за высокого содержания хрома инструментальные стали серии D также часто относятся к категории нержавеющих. Но защита от коррозии на самом деле довольно ограничена.

К наиболее распространенным приложениям относятся:

• Инструмент для полировки
• Фрезы
• Плашки для холодной экструзии
• Плашки для ламинирования
• Ножи деревообрабатывающие
• Токарный центр
• Пуансоны для волочения
• Пресс-формы для литья пластмасс
• Закаточные ролики
• Валки формовочные

Отверждение в масле или классы O (холодная обработка)

Эта группа инструментальных сталей обладает высокой устойчивостью к истиранию и высокой вязкостью.Считается, что это сталь общего назначения, что делает ее очень универсальной.

Большинство областей применения аналогичны применению инструментальных сталей классов A и D, но также включают:

• Втулки
• Фрезы для нарезания резьбы
• Цанги
• Мастер-гравировальные валки
• Калибры
• Пуансоны

Ударопрочность или S-классы

В эту группу входят низкоуглеродистые инструментальные стали с очень высокими значениями ударной вязкости.Это позволяет им быть очень устойчивыми к ударам как при низких, так и при высоких температурах.

Однако они не очень устойчивы к истиранию из-за того же низкого содержания углерода.

Наиболее актуальными областями применения инструментальной стали марки S являются:

• Детали отбойного молотка
• Долото кузнечное
• Долота холодной обработки
• Долото горячей обработки
• Детали сцепления
• Плашки для горячей штамповки
• Плашки холодного захвата
• Ножи рубительные
• Пневматические инструменты
• Горячие штампы

Быстрорежущая инструментальная сталь

Эти инструментальные стали особенно часто используются в режущих инструментах.

Методы механической резки приводят к большому тепловыделению. Тем не менее, быстрорежущие стали не теряют твердости при высоких температурах, что делает их идеальным вариантом для их использования.

Общие области применения быстрорежущих сталей:

Горячая обработка или сплавы H

При резке материала при очень высоких температурах вы можете использовать инструментальную сталь из этой группы. Они обладают высокими показателями прочности и твердости и сохраняют свои характеристики при длительной работе при высоких температурах.

Это достигается за счет низкого содержания углерода, но высокого содержания других легирующих элементов.

Наиболее распространенные области применения инструментальных сталей класса Н:

• Оболочки
• Горячая штамповка
• Заготовки для горячей экструзии
• Пресс-формы для литья пластмасс
• Пуансоны горячей обработки

Выбор инструментальной стали, которая вам действительно нужна, зависит от свойств, необходимых для вашего конкретного применения. Наиболее распространенными механическими свойствами, которые следует учитывать, являются твердость поверхности, ударная вязкость, рабочая температура и ударопрочность.

При этом важно включить стоимость каждого материала в матрицу оценки.

Кроме того, очень полезно ответить на вопросы о требованиях к острым кромкам или резке, насколько важна стойкость к истиранию и о требуемом методе термообработки.

Имея всю эту информацию, вы должны быть готовы пойти и сделать свой выбор!

Инструментальная сталь | Металлургия для чайников

Типы инструментальных сталей

«Инструментальная сталь» относится к классу сталей, которые в металлургическом отношении являются очень «чистыми» и находятся в строгих пределах для пропорций сплава.Ванадий, вольфрам и молибден часто добавляют в инструментальные стали, чтобы сталь сопротивлялась отжигу (размягчению) при использовании в «высокоскоростных» (высокотемпературных) применениях. Хром добавляется в очень больших количествах для защиты от коррозии («нержавеющая сталь»). Быстрорежущие стали необходимы в металлообрабатывающих инструментах (сверлах, фрезах и т. Д.), А «нержавеющие» стали могут быть экономически эффективными, поскольку сопротивляются ржавчине во время производства, транспортировки и хранения самого инструмента.

Правильно прошедшие термообработку инструменты из быстрорежущих, нержавеющих и «хромованадиевых» сталей могут хорошо удерживать кромку при деревообработке, но из-за крупных твердых частиц карбида, образующихся во время закалки, их трудно поднять. заточены и не могут быть заточены так же остро, как лезвия из простой высокоуглеродистой стали.Наш выбор из высокоуглеродистой инструментальной стали (0,95% углерода: либо O1, либо наш «высокоуглеродистый», либо A2) обеспечивает самую тонкую и острую кромку.

Инструментальная сталь относится к разнообразным углеродистым и легированным сталям, которые особенно хорошо подходят для изготовления инструментов. Их пригодность обусловлена ​​их отличительной твердостью, устойчивостью к истиранию, их способностью удерживать режущую кромку и / или их устойчивостью к деформации при повышенных температурах (красноватость). Инструментальная сталь обычно используется в термообработанном состоянии.Многие высокоуглеродистые инструментальные стали также более устойчивы к коррозии благодаря более высокому содержанию таких элементов, как ванадий и ниобий.

Инструментальная сталь с содержанием углерода от 0,7% до 1,5% производится в тщательно контролируемых условиях для получения необходимого качества. Содержание марганца часто поддерживается низким, чтобы свести к минимуму возможность растрескивания во время закалки в воде. Тем не менее, надлежащая термообработка этих сталей важна для обеспечения надлежащих характеристик, и есть много поставщиков, которые предоставляют заготовки для инструментов, предназначенных для закалки в масле.

Инструментальные стали

производятся различных марок для различных областей применения. Выбор сплава зависит, помимо прочего, от того, нужна ли острая режущая кромка, как в штампах, или от того, должен ли инструмент выдерживать ударные нагрузки и условия эксплуатации, с которыми сталкиваются такие ручные инструменты, как топоры, кирки и карьерные орудия. В общем, краевая температура при ожидаемом использовании является важным фактором, определяющим как состав, так и требуемую термообработку. Углерод с более высоким содержанием углерода обычно используется в таких областях, как штамповочные штампы, металлорежущие инструменты и т. Д.

Инструментальная сталь

также используется для специальных применений, таких как литье под давлением, поскольку устойчивость к истиранию является важным критерием для пресс-формы, которая будет использоваться для производства сотен тысяч деталей.

Водоотверждаемые виды

Инструментальная сталь

W-типа получила свое название из-за ее определяющего свойства — закалки в воде. Сталь марки W по существу представляет собой высокоуглеродистую гладкоуглеродистую сталь. Этот тип инструментальной стали является наиболее часто используемой инструментальной сталью из-за ее низкой стоимости по сравнению с другими инструментальными сталями.Они хорошо подходят для небольших деталей и приложений, где не встречаются высокие температуры; выше 150 ° C (302 ° F) он начинает заметно смягчаться. Закаливаемость низкая, поэтому инструментальные стали марки W необходимо закаливать в воде. Эти стали могут достигать высокой твердости (выше HRC 66) и довольно хрупки по сравнению с другими инструментальными сталями. Стали W все еще продаются, особенно для пружин, но они гораздо менее широко используются, чем в 19-м и начале 20-го веков. Отчасти это связано с тем, что стали W деформируются и растрескиваются при закалке гораздо больше, чем стали, закаленные в масле или закаленные на воздухе.

Прочность инструментальных сталей W-типа повышается за счет легирования марганцем, кремнием и молибденом. До 0,20% ванадия используется для сохранения мелких размеров зерен при термообработке

Типичные области применения различных углеродных составов:

• Углерод 0,60–0,75%: детали машин, долота, установочные винты; Свойства включают среднюю твердость с хорошей прочностью и ударопрочностью.
• Углерод 0,76–0,90%: штампы, молоты и сани для ковки.
• 0.91–1,10% углерода: инструменты общего назначения, требующие хорошего баланса износостойкости и прочности, такие как рашпили, сверла, фрезы и режущие лезвия.
• 1,11–1,30% углерода: напильники, небольшие сверла, токарные инструменты, лезвия для бритв и другие легкие области применения, где требуется повышенная износостойкость без большой прочности. Сталь с содержанием углерода около 0,8% становится такой же твердой, как сталь с большим содержанием углерода, но частицы свободного карбида железа в 1% или 1,25% углеродистой стали позволяют ей лучше удерживать кромку.Однако тонкий край, вероятно, ржавеет быстрее, чем стирается, если он используется для резки кислых или соленых материалов.

Типы холодной обработки

Эти инструментальные стали используются для обработки больших деталей или деталей, требующих минимальной деформации во время закалки. Использование закалки в масле и закалки на воздухе помогает уменьшить деформацию, в отличие от более высоких напряжений, вызванных более быстрой закалкой в ​​воде. В этих сталях используется больше легирующих элементов, чем в сталях, упрочняемых водой. Эти сплавы повышают прокаливаемость сталей и, следовательно, требуют менее строгого процесса закалки.Эти стали также менее склонны к растрескиванию и часто используются для изготовления лезвий ножей.

Масляные закалки (О1)

Состав: 0,90% C, 1,0–1,4% Mn, 0,50% Cr, 0,50% Ni, 0,50% W. Это очень хорошая сталь для холодной обработки, а также очень хорошие ножи. Его можно затвердеть примерно до 57-61 HRC.

Типы закалки на воздухе (A1, A2, A3 и т. Д.)

Первой инструментальной сталью с закалкой на воздухе была сталь mushet, известная в то время как сталь с закалкой на воздухе. Современные закаленные на воздухе стали характеризуются низким уровнем деформации при термообработке из-за высокого содержания хрома.Они также затвердевают на воздухе, потому что содержат меньше легирующих добавок, чем марки, закаленные в масле. Их обрабатываемость хороша для инструментальных сталей, и у них есть баланс между износостойкостью и ударной вязкостью (то есть между классами D- и ударопрочностью).

Тип D

Инструментальная сталь

типа D содержит от 10% до 18% хрома. Эти стали сохраняют твердость до температуры 425 ° C (797 ° F). Обычно инструментальные стали этой марки применяются для штамповки штампов, штампов для литья под давлением и штампов для волочения.Из-за высокого содержания хрома некоторые марки инструментальной стали класса D часто считаются нержавеющими или полу нержавеющими инструментальными сталями. Однако их коррозионная стойкость была очень ограниченной из-за выделения большого количества хрома и углерода в виде карбидов.

Типы ударопрочные

Инструментальная сталь

S-типа разработана для устойчивости к ударам как при низких, так и при высоких температурах. Для достижения необходимой прочности требуется низкое содержание углерода (примерно 0,5% углерода). Карбидообразующие сплавы обеспечивают необходимую стойкость к истиранию, прокаливаемость и характеристики горячей обработки.Это семейство сталей демонстрирует очень высокую ударную вязкость и относительно низкую стойкость к истиранию, она может достигать относительно высокой твердости (HRC 58/60). Этот тип стали используется в таких устройствах, как биты для отбойных молотков. В США ударная вязкость обычно составляет от 1 до 2% кремния и 0,5–1% молибдена. В Европе ударные стали часто содержат 0,5–6% углерода и около 3% никеля. От 1,75% до 2,75% никель все еще используется в некоторых ударопрочных и высокопрочных низколегированных сталях (HSLA), таких как L6, 4340 и шведская пильная сталь, но это дорого.

Высокоскоростные типы

Инструментальные стали

T-типа и M используются для режущих инструментов, прочность и твердость которых должны сохраняться при температурах до или выше 760 ° C (1400 ° F). Инструментальные стали M-типа были разработаны для уменьшения количества необходимого вольфрама и хрома. T1 (также известный как 18-4-1) — распространенный сплав Т-типа. В его составе 0,7% углерода, 18% вольфрама, 4% хрома и 1% ванадия. M2 — это распространенный сплав M-типа.

Типы горячей обработки

Инструментальная сталь

H-типа была разработана для обеспечения прочности и твердости при длительном воздействии повышенных температур.Во всех этих инструментальных сталях используется значительное количество карбидообразующих сплавов. от h2 до h29 основаны на содержании хрома 5%; от h30 до h49 основаны на содержании вольфрама 9–18% и содержании хрома 3–4%; от h50 до H59 на основе молибдена.

Типы специального назначения

• Инструментальная сталь P-типа — это короткая сталь для литейных форм. Они разработаны с учетом требований, предъявляемых к штампам для литья под давлением цинка и пластмасс для литья под давлением.
Инструментальная сталь
• L — это сокращение от низколегированной инструментальной стали специального назначения.L6 чрезвычайно крутой.
Инструментальная сталь
• F закалена в воде и значительно более устойчива к износу, чем инструментальная сталь W-типа.

Соответствующее сообщение

• Нержавеющая сталь Эта стойкость к атакам обусловлена ​​естественной оксидной пленкой с высоким содержанием хрома, образующейся на поверхности стали.
• Что такое нержавеющая сталь? Нержавеющая сталь — это название группы коррозионно-стойких и жаропрочных сталей. Их замечательное разрешение…
• Классификация сталей Невозможно определить точное количество стальных составов и других вариаций, которые существуют в настоящее время, альт …
• Сплавы кобальта Кобальт полезен в приложениях, в которых используются его магнитные свойства, коррозионная стойкость , износостойкость и / или …
• Что такое углеродистая сталь? Углеродистая сталь, также называемая гладкоуглеродистой сталью, представляет собой металлический сплав, состоящий из комбинации двух элементов, железа и углерода, где…

Инструментальная сталь Химический состав и применение

Инструментальная сталь

используется для изготовления режущих инструментов, измерительных инструментов, штампов и многого другого. Он имеет высокую твердость и может сохранять высокую твердость, красную твердость, износостойкость и подходящую вязкость в условиях высоких температур. Инструментальная сталь бывает трех видов. Это углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь и быстрорежущая инструментальная сталь. Независимо от того, какой тип инструментальной стали, к ним предъявляются общие требования. Такие как высокая твердость, хорошая износостойкость, надлежащая вязкость и т. Д.Но у каждого есть свои особые свойства. Например, красная твердость, ударопрочность, стабильность размеров и другие механические свойства. В процессе производства рабочие будут использовать все виды инструментальной стали, чтобы получить правильную термообработку, чтобы она соответствовала требованиям свойств стали в различных областях применения. Как показано ниже, вы будете знать все марки инструментальной стали и области их применения.

Углеродистый элемент углеродистой инструментальной стали находится в диапазоне 0,65–1,35%. Углеродистая инструментальная сталь — хороший выбор в качестве материала для инструментов.В соответствии с различными требованиями к качеству плавки, она может быть классифицирована как углеродистая инструментальная сталь высокого качества и инструментальная углеродистая сталь общего назначения. А содержание серы, фосфора и неметаллических включений в высококачественной углеродистой инструментальной стали ниже, чем в обычной. Так что у него лучшие механические свойства.

Углеродистая инструментальная сталь обычно используется для изготовления образцов измерительных инструментов и режущих инструментов небольшого размера и с низкой скоростью вращения. А также является хорошим сырьем для изготовления штампов.

Углеродистая инструментальная сталь Химический состав

GB	C (%)	Mn (%)	Si (%)	S (%)	P (%)	Твердость (после отжига)	Температура (℃), нагрев -Переносящий агент	Твердость (после закалки)
T7	0,65-0,74	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 187HB	800-820, Вода	Мин 62HRC
Т8	0.75-0,84	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 187HB	780-800. Вода	Мин. 62HRC
T8Mn	0,80-0,90	0,40-0,60	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 187HB	780-800. Вода	Мин. 62HRC
T9	0,85-0,94	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0.030	Макс. 0,035	Макс. 192HB	760-780, вода	Мин. 62HRC
T10	0,95-1,04	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 197HB	760-780, вода	Мин 62HRC
T11	1,05-1,14	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 207HB	760-780, вода	Мин 62HRC
T12	1.15-1,24	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 207HB	760-780, Вода	Мин 62HRC
T13	1,25-1,35	Макс 0,40	Макс 0,35	Макс 0,030	Макс 0,035	Макс 217HB	760-780, вода	Мин 62HRC

Это сталь, полученная путем добавления соответствующих легирующих элементов в основу углеродистой стали для получения более высоких свойств.По сравнению с углеродистой инструментальной сталью повышается ее твердость, ударная вязкость и износостойкость. Его закаливаемость и жаропрочность резко повышаются. И марок стали больше, всевозможные персонажи могут удовлетворить любые потребности в инструментах. Таким образом, он использовался для изготовления измерительных инструментов, форм и лезвийных инструментов большого размера, сложной формы и высоких требований к производительности.

Содержание углерода в легированной инструментальной стали выше, многие марки из них являются высокоуглеродистыми. Но штамповую сталь для горячей обработки называют среднеуглеродистой сталью из-за ее высокой вязкости и теплопроводности.Добавлены элементы: вольфрам, молибден, хром, ванадий, марганец, кремний и многое другое. Различные уровни для легированной стали из-за разного общего количества легирующих элементов. А если количество легирующих элементов меньше 5%, то это низколегированная инструментальная сталь. Среднелегированная инструментальная сталь находится в диапазоне 5-10%. А высоколегированные инструментальные стали выше 10%. В настоящее время большая часть легированной инструментальной стали — это низколегированная инструментальная сталь.

При термической обработке легированной инструментальной стали обычно используют способ закалки и низкотемпературного отпуска.Но штамповочная сталь для горячего деформирования требует большой прочности, поэтому ее необходимо подвергать закалке и отпуску. Кстати, к этому типу стали относятся инструментальная сталь d2, инструментальная сталь a2, инструментальная сталь o1, инструментальная сталь o2, инструментальная сталь h23, инструментальная сталь p20, инструментальная сталь 4140, инструментальная сталь h21, инструментальная сталь d3, 42Crmo4 и т. Д.

Легированная инструментальная сталь Химический состав

0.367 Нет 0.367 0,80–1,20 AI

GB	C (%)	Si (%)	Mn (%)	Cr (%)	Mo (%)	Вт (%)	V (%)	и т. Д. .(%)
9SiCr	0,85-0,95	1,20-1,60	0,30-0,60	0,95-1,25	—	—	—	—
8MnSi	0,75-0,85	0,30-0,60	0,80-1,10	—	—	—	—	—
Cr06	1,30–1,45	Макс 0,40	Макс 0,40	0,50-0.70	—	—	—	—
Cr2	0,95–1,10	Макс. 0,40	Макс. 0,40	1,30–1,65	—	—	—	—
9Cr2	0,80-0,95	Макс 0,40	Макс 0,40	1,30-1,70	—	—	—	—
Вт	1,05-1,25	Макс 0,40	Макс 0.40	0,10-0,30	—	0,80-1,20	—	—
4CrW2Si	0,35–0,45	0,80–1,10	Макс 0,40	1,00–1,30	—	2,00–2,50	—	—
5CrW2Si	0,45-0,55	0,50-0,80	Макс 0,40	1,00-1,30	—	2,00-2,50	—	—
6CrW2Si	0.55-0,65	0,50-0,80	Макс 0,40	1,00-1,30	—	2,20-2,70	—	—
6CrMnSi2Mo1V	0,50-0,65	1,75-2,25	0,60-1,00	0,10-0,50	0,20-1,35	—	0,15-0,35
5Cr3Mn1SiMo1V	0,45-0,55	0,20-1,00	0,20-0,90	3,00-3,50	1,30-1,80	—	Макс.0.35
Cr12	2,00-2,30	Макс 0,40	Макс 0,40	11,50-13,00	—	—	—	—
Cr12Mo1V1	1,40-1,60	Макс 0,40	Макс 0,40	11,00-13,00	0,70-1,20	—	Макс 1,10	Co Макс 1,00
Cr12MoV	1,45-1,70	Макс 0,40	Макс 0.40	11,00-12,50	0,40-0,60	—	0,15-0,30	—
Cr5Mo1V	0,95–1,05	Макс. 0,50	Макс. 1,00	4,75–5,50	0,90–1,40	—	0,15–0,50	—
9Mn2V	0,85-0,95	Макс 0,40	1,70-2,00	—	—	—	0,10-0,25	—
CrWMn	0.90-1,05	Макс 0,40	0,80-1,10	0,90-1,20	—	1,20-1,60	—	—
9CrWMn	0,85–0,95	Макс 0,40	0,90–1,20	0,50–0,80	—	0,50–0,80	—	—
Cr4W2MoV	1,12-1,25	0,40-0,70	Макс 0,40	3,50-4,00	0,80-1,20	1.90-2,60	0,80-1,10	—
7CrSiMnMoV	0,65-0,75	0,85-1,15	0,65-1,05	0,90-1,20	0,20-0,50	—	0,15-0,30	—
6Cr4W3Mo2VNb	0,60–0,70	Макс 0,40	Макс 0,40	3,80–4,40	1,80–2,50	2,50–3,50	0.80–1.20
6W6Mo5Cr4V	0.55-0,65	Макс 0,40	Макс 0,60	3,70-4,30	4,50-5,50	6,00-7,00	0,70-1,10	—
5CrMnMo	0,50–0,60	0,25–0,60	1,20–1,60	0,60–0,90	0,15–0,30	—	—	—
5CrNiMo	0,50–0,60	Макс. 0,40	0,50–0,80	0,50–0,80	0,15–0.30	—	—	Ni: 1,40-1,80
3Cr2W8V	0,30–0,40	Макс 0,40	Макс 0,40	2,20–2,70	—	7,50–9,00	0,20–0,50	—
5Cr4Mo3SiMnVAI	0,47–0,57	0,80–1,10	0,80–1,10	3,80–4,30	2,80–3,40	–	0,80–1,20
3Cr3Mo3W2V	0.32-0,42	0,60-0,90	Макс 0,65	2,80-3,30	2,50-3,00	1,20-1,80	0,80-1,20	—
5Cr4W5Mo2V	0,40–0,50	Макс 0,40	Макс 0,40	3,40–4,40	1,50–2,10	4,50–5,30	0,70–1,10	—
8Cr3	0,75-0,85	Макс 0,40	Макс 0,40	3,20–3,80	—	—	—	—
4CrMnSiMoV	0.35-0,45	0,80-1,10	0,80-1,10	1,30-1,50	0,40-0,60	—	0,20-0,40	—
4Cr3Mo3SiV	0,35–0,45	0,80–1,20	0,25–0,70	3,00–3,75	2,00–3,00	—	0,25–0,75	—
4Cr5MoSiV	0,33-0,43	0,80-1,20	0,20-0,50	4,75-5,50	1.10-1,60	—	0,30-0,60	—
4Cr5MoSiV1	0,32-0,42	0,80-1,20	0,20-0,50	4,75-5,50	1,10-1,75	—	0,80-1,20	—
4Cr5W2VSi	0,32–0,42	0,80–1,20	Макс. 0,40	4,50–5,50	—	1,60–2,40	0,60–1,00	—
7Mn15Cr2AI3V2WMo	0.65-0,75	Макс 0,80	14,50-16,50	2,00-2,50	0,50-0,80	0,50-0,80	1,50-2,00	AI: 2,30-3,30
3Cr2Mo	0,28-0,40	0,20-0,80	0,60-1,00	1,40-2,00	0,30-0,55	—	—	—
3Cr2NiMo	0,32-0,40	0,20-0,40	0,60-0,80	1,70-2,00	0.25-0,40	—	—	Ni: 0,85-1,15

Его углеродные элементы составляют от 0,70% до -1,65%. А на легирующий элемент приходится 10-20%. Таким образом, его твердость, закаливаемость, износостойкость и жаропрочность значительно возрастут. В стали много карбида сплава. Даже при температуре 600 ℃ его твердость также на высоком уровне. Быстрорежущая инструментальная сталь — лучший материал для лезвийных инструментов с высокой скоростью резания.А также подходит для других режущих инструментов с большими или маленькими размерами и высокой износостойкостью. А также его можно использовать для изготовления форм, валков и оснастки машин с высокими требованиями к износостойкости.

Быстрорежущая инструментальная сталь может быть разделена на быстрорежущие стали вольфрамовой серии, быстрорежущие стали серии Мо, быстрорежущие стали серии Ко и многие другие по разным количествам легирующих элементов. Кроме того, она подразделяется на обычную быстрорежущую инструментальную сталь (включая быстрорежущую сталь серии W и быстрорежущую сталь серии Мо) и сверхтвердую быстрорежущую сталь.Обычный обычно используется для изготовления инструментов из металлических материалов средней твердости и прочности. А сверхтвердая быстрорежущая сталь в основном используется для производства инструментов, которые используются для обработки металлических материалов с высокой твердостью и ударной вязкостью. Эти металлические материалы включают жаропрочные стали, нержавеющую сталь и т.д. Инструментальная сталь M2 и инструментальная сталь M42 являются наиболее популярными для этого типа.

-0,15-0,4-0,4-0,4–0467 4,25–5,4 0,40 макс. 0,030-0,15 макс. Макс 0,030

GB	ASTM	C (%)	W (%)	Mo (%)	Cr (%)	V (%)	Co (%)	Si (%)	Mn (%)	S (%)	P (%)	и т. Д.
W18Cr4V	T1	0.70-0,80	17,5-19,0 ​​	Макс 0,30	3,80-4,40	1,00-1,40	—	0,20-0,40	0,10-0,40	Макс 0,030	Макс 0,030 —
W9Mo3Cr4V		0,77–0,87	8,50–9,50	2,70–3,30	3,80–4,40	1,30–1,70	—	0,20–0674 макс. 0,030	—
W6Mo5Cr4V2	M2 (Обычный C)	0.80-0,90	5,50-6,75	4,50-5,50	3,80-4,40	1,75-2,20	—	0,20-0,45	0,15-0,40	Макс 0,030	Макс 0,030 —
CW6Mo5Cr4V2	M2 (Высокий C)	0,95-1,05	5,50-6,75	4,50-5,50	3,80-4,40	1,75-2,20	—	—	Макс 0,030	Макс 0.030	–
W2Mo9Cr4V2	M7	0,97–1,05	1,40–2,10	8,20–9,20	3,50–4,00	1,75–2,25	–	0,204–0,55	0,204-0,54 макс.	Макс 0,030
9W18Cr4V		0,90–1,00	17,5–19,0	Макс 0,30	3,80–4,40	1,00–1,40	—	Макс 0,40	Макс 0.40	Макс 0,030	Макс 0,030
W14Cr4VMnRE		0,80-0,90	13,2-15,0	Макс. 0,30	3,50-4,00	1,40-1,70	—	Макс.	RE: 0,07
W12Cr4V4Mo		1,20–1,40	11,5–13,0	0,90–1,20	3,80–4,40	3,80–4.40	—	Макс 0,40	Макс 0,40	Макс 0,030	Макс 0,030
W6Mo5Cr4V3	M3 (класс a)	1,00-1,10	5,00-6,75	4,75-6,75	3,75-4,50	2,25-2,75	—	Макс 0,030	Макс 0,030
CW6Mo5Cr4V3	M3 (класс b)	1,15-1,25	5.00-6,75	4,75-6,75	3,75-4,50	2,75-3,25	—	0,20-0,45	0,15-0,40	Макс 0,030	Макс 0,030
W6Mo5Cr4V2Co5	M35	0,80-0,90	5,50-6,50	4,50-5,50	3,75-4,50	1,75-2,25	4,50-5,50	0,15	4,50-5,50	0,16 0,030	Макс 0,030
W7Mo4Cr4V2Co5	M41	1.05-1,15	6,25-7,00	3,25-4,75	3,75-4,50	1,75-2,25	4,75-5,75	0,15-0,50	0,20-0,60	Макс 0,030	9085 Макс 0,09
W18Cr4VCo5	T4 T5 T6	0,70–0,80	17,5–19,0	0,40–1,00	3,75–4,50	0,80–1,20	Макс 0,030	Макс 0.030
8W18Cr4V2Co8		0,75-0,65	17,5-19,0 ​​	0,50-1,25	3,75-5,00	1,80-2,40	7,00-9,50	468-0,40 макс.	Макс 0,030
W12Cr4V5Co5	T15	1,50–1,60	11,75–13,00	Макс 1,00	3,75–5,00	4,50–5,25	4,75–5,25	0.15-0,40	0,15-0,40	Макс 0,030	Макс 0,030
W6Mo5Cr4V2AI		1,05–1,20	5,50–6,75	4,50–5,50	8,80–4,40	1,75–2,20	—	0,204-0,60	AI: 0,80-1,20
W2Mo9Cr4VCo8	M42	1,05–1,15	1,15–1,85	9,00–10.00	3,50-4,25	0,95-1,35	7,75-8,75	0,15-0,65	0,15-0,40	Макс 0,030	Макс 0,030
W7Mo4Cr4V2		1,05-1,15	6,25-7,00	3,25-4,25	8,75-4,50	1,75-2,25	4,75-5,75	4,75-5,75	0,160-0,04 макс.	Макс 0,030
W10Mo4Cr4V3AI		1.30-1,45	9,00-10,50	3,50-4,50	3,80-4,50	2,70-3,20	—	Макс 0,50	Макс 0,50	Макс 0,030	Макс 0,030			AI4: 0,70
W6Mo5Cr4V5Si		1,55–1,65	5,50–6,50	5,00–6,00	8,80–4,40	4,20–5,20	—	1,00468–1,40 макс.	Nb: 0.2-0,5 AI: 0,3-0,7
W12Mo3Cr4V3Co5Si		1,20–1,30	11,50–13,50	2,80–3,40	3,80–4,40	2,80–3,40	4,70–5,104

Термическая обработка инструментальной стали

Срок службы инструментальной стали тесно связан с качеством термообработки. Способ предварительной термообработки — почти сфероидизирующий отжиг для получения однородной сфероидизированной структуры.В конечном итоге термообработка — это закалка и низкотемпературный отпуск (быстрорежущая инструментальная сталь подвергается закалке и отпуску при температуре 560 ℃ трижды). После этого можно гарантировать износостойкость инструментов.

Поставщики инструментальной стали

Мы являемся профессиональным продавцом специальной стали и поставщиком высококачественной продукции на протяжении многих лет. Как профессиональный поставщик инструментальной стали, просим обращаться к нам по любым вопросам. Songshun Steel всегда с тобой.

Инструментальная сталь

— Характеристики и применение

Инструментальная сталь относится к разнообразным углеродистым и легированным сталям, которые особенно хорошо подходят для изготовления инструментов.

Инструментальная сталь относится к разнообразию углеродистых и легированных сталей , которые особенно хорошо подходят для изготовления инструментов (пуансоны, штампы, пресс-формы, инструменты для резки, вырубки, формовки, волочения, направляющие и инструменты для продольной резки ). Их пригодность определяется их отличительной твердостью , , стойкостью к истиранию и деформации, и их способностью удерживать режущую кромку при повышенных температурах. Инструментальная сталь с содержанием углерода от 0,5% до 1,5% производится в тщательно контролируемых условиях для обеспечения требуемого качества.Наличие карбидов в их матрице играет доминирующую роль в качестве инструментальной стали.

Обычно они делятся на два класса:

• Обычная углеродистая сталь с высоким содержанием углерода, около 0,80-1,50%
• Легированные инструментальные стали , в которые добавлены другие элементы (хром, молибден, ванадий, вольфрам и кобальт) для обеспечения большей прочности, ударной вязкости, коррозионной и жаростойкости стали.

Одна из подгрупп инструментальных сталей — быстрорежущие стали (HSS), названные в первую очередь за их способность обрабатывать и резать материалы на высоких скоростях (высокая горячая твердость).Он часто используется в дисках для мотопил и сверлах. Эта группа инструментальных сталей описана в отдельной статье.

Легирующие добавки в легированные инструментальные стали

Быстрорежущая сталь — M8

Чистое железо слишком мягкое, чтобы его можно было использовать для создания структуры, но добавление небольших количеств других элементов (например, углерода, марганца или кремния) значительно увеличивает его механическую прочность . Синергетический эффект легирующих элементов и термообработки дает огромное разнообразие микроструктур и свойств.Четыре основных легирующих элемента, образующих карбиды в инструментальной и штамповой стали: вольфрам, хром, ванадий и молибден. Эти легирующие элементы в сочетании с углеродом образуют очень твердые и износостойкие карбидные соединения.

• Вольфрам . Образует стабильные карбиды и измельчает зерно для увеличения твердости, особенно при высоких температурах. Вольфрам широко используется в быстрорежущих инструментальных сталях и был предложен в качестве замены молибдена в ферритных сталях с пониженной активацией для ядерных применений.
• Хром . Хром увеличивает твердость, прочность и коррозионную стойкость. Упрочняющий эффект образования стабильных карбидов металлов на границах зерен и значительное повышение коррозионной стойкости сделали хром важным легирующим материалом для стали. Вообще говоря, концентрация, указанная для большинства марок, составляет примерно 4%. Этот уровень, по-видимому, приводит к наилучшему балансу между твердостью и ударной вязкостью. Хром играет важную роль в механизме упрочнения и считается незаменимым.При более высоких температурах хром способствует увеличению прочности. Обычно он используется для таких применений вместе с молибденом.
• Молибден . Молибден (около 0,50-8,00%) при добавлении в инструментальную сталь делает его более устойчивым к высоким температурам . Молибден увеличивает прокаливаемость и прочность, особенно при высоких температурах из-за высокой температуры плавления молибдена. Молибден уникален тем, что увеличивает прочность стали на растяжение и ползучесть при высоких температурах.Он замедляет превращение аустенита в перлит гораздо больше, чем превращение аустенита в бейнит; таким образом, бейнит может быть получен путем непрерывного охлаждения молибденосодержащих сталей.
• Ванадий . Ванадий обычно добавляют в сталь для предотвращения роста зерен во время термообработки. Контролируя рост зерна, он улучшает как прочность, так и ударную вязкость закаленной и отпущенной стали. Размер зерна определяет свойства металла. Например, меньший размер зерна увеличивает прочность на разрыв и имеет тенденцию к увеличению пластичности.Для улучшения свойств ползучести при высоких температурах предпочтительно использовать зерна большего размера.

Пример инструментальной стали — сталь A2

Инструментальная сталь

A2 — это закаленная на воздухе холодно-деформируемая сталь из сталей группы А, содержащих молибден и хром. Сталь А2 содержит 5% хромистой стали, что обеспечивает высокую твердость после термообработки с хорошей стабильностью размеров. Содержание углерода в инструментальной стали A2 высокое. A2 обладает хорошей ударной вязкостью при средней износостойкости и относительно прост в обработке.Инструментальная сталь A2 может использоваться во многих областях, где требуется хорошая износостойкость, а также хорошая вязкость. Типичные области применения стали А2:

• Плашки формовочные
• Бобинорезка
• Калибры
• Ножницы
• Заглушки
• Плашки пуансонные

Свойства инструментальной стали — Сталь А2

Свойства материала — это интенсивные свойства , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент.В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.). Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

Механические свойства инструментальной стали — Сталь А2

Материалы часто выбирают для различных применений, потому что они имеют желаемое сочетание механических характеристик.Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность инструментальной стали — сталь А2

В механике материалов сила материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности инструментальной стали на разрыв — сталь А2 зависит от процесса термообработки, но составляет около 1860 МПа.

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении.Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая «напряжение-деформация» не содержит напряжения, превышающего предел прочности.Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Предел текучести

Предел текучести инструментальной стали — стали А2 зависит от процесса термообработки, но составляет около 1400 МПа.

Предел текучести — это точка на кривой зависимости напряжения от деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация.Перед достижением предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме после снятия приложенного напряжения. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести. Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости инструментальной стали — стали А2 — 200 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение. С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит.Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость инструментальной стали — сталь А2

Твердость инструментальной стали по Роквеллу — сталь А2 зависит от процесса термообработки, но составляет примерно 60 HRC.

Тест на твердость по Роквеллу — один из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, разработанный для определения твердости.В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны.Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность отображать значения твердости непосредственно . Результатом является безразмерное число, обозначенное как HRA, HRB, HRC и т. Д., Где последняя буква — соответствующая шкала Роквелла.

Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale (, алмазный конус 120 °, ) и основной нагрузкой 150 кг.

Термические свойства инструментальной стали — Сталь А2

Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и на приложение тепла.Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но разные материалы реагируют на приложение тепла по-разному, .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность — это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Температура плавления инструментальной стали — сталь А2

Температура плавления инструментальной стали — стали А2 около 1420 ° C.

В общем, плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой в жидкую фазу.Температура плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение. Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность инструментальной стали — Сталь А2

Коэффициент теплопроводности инструментальной стали — стали А2 составляет 26 Вт / (м · К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемым в Вт / м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Коэффициент теплопроводности большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. Всего:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) .Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Общие сведения о инструментальных сталях

быстрорежущие инструментальные стали : быстрорежущие сплавы включают весь молибден (M1 до M52) и сплавов класса вольфрама (от T1 до T15). Стали для быстрорежущих инструментов могут быть закалены до 62-67 HRC и могут сохранять эту твердость при рабочих температурах до 540 ° C (1004 ° F), что делает их очень полезными в высокоскоростном оборудовании.Типичные области применения — концевые фрезы, сверла, токарные инструменты, плоские инструменты, пуансоны, развертки, фрезерные станки, метчики, пилы, протяжки, чеканки и фрезы.

Инструментальные стали для горячей обработки : Инструментальные стали для горячей обработки содержат весь хром, вольфрамовые и молибденовые сплавы класса Н. Их обычно используют для ковки, штамповки Лезвия для литья, высадки, прошивки, обрезки, экструзии, а также ножницы для горячей резки и пробивки.

Инструментальная сталь для холодной обработки : Инструментальная сталь для холодной обработки содержит все высокохромистые класс D, среднелегированные сплавы класса A, упрочняющиеся на воздухе, сплавы W, упрочняющиеся водой, и сплавы O, упрочняющиеся в масле.Типичные области применения включают операции холодной обработки, такие как штамповки, штампы, полирование. инструменты, инструменты для чеканки и лезвия ножниц.

Ударопрочная инструментальная сталь : Инструментальные стали для холодной обработки включают все классы S сплавы. Они являются одними из самых твердых инструментальных сталей и обычно используются для лезвий отверток, ножниц, зубил, выбивных штифтов, пробойников и клепальные инструменты.

Формовочная сталь : Формовочная сталь включает все низкоуглеродистые и одну среднеуглеродистую инструментальную сталь класса P.Обычно они используются для сжатия и пресс-формы для пластмасс и штампы для литья под давлением.

Специальная инструментальная сталь : Специальная инструментальная сталь включает все низколегированные инструментальные стали класса L. Обычно они закалены, что делает их относительно прочный и легко обрабатывается. Их обычно используют для беседок, пуансоны, метчики, гаечные ключи, сверла и штампы для формования тормозов.

Инструментальные стали для закалки в воде : Инструментальные стали для закалки в воде включают все инструментальные стали класса W, и хотя они плохо сохраняют твердость при повышенных температурах, они обладают высокой устойчивостью к поверхностному износу.Типичные области применения включают вырубные штампы, напильники, сверла, метчики, зенковки, развертки, ювелирные штампы и штампы холодного нанесения.

Кованая углеродистая, легированная и инструментальная сталь

Инвентаризация углеродистой, легированной и инструментальной стали

Scot Forge имеет инвентарь различных марок, которые клиенты могут заказать для своих нужд и спецификаций в поковках из углеродистых сплавов и инструментальной стали:

1010	1050	17 CrNiMo6	4320	9310	A182F12	MIL-S 23284CL1
1018	1055	2317	4330В	52100	A182F22	MIL-S 23284CL2
1020	1060	3310	4340	Класс ABS 2	А 182F91	НИТРАЛЛОЙ «Н»
1021	1065	4130	4350	EX55	A336F1	НИТРАЛЛОЙ 135
1022	1070	4130API	4620	HY80	A336F22A	D-2
1026	1080	4140	4820	HY100	A350LF2	H-13
1029	1117	4142	6150	А 105	A350LF3	L-6
1030	1141	4145	8620	A182FI	A508CL2
1035	1146	4150	8622	A182F5	A508CL3
1040	1541В	4150 RES.	8630	A182F9	A723GR2
1045	15B22	43B17	8822	A182F11	A723GR3

Характеристики кованой углеродистой, легированной и инструментальной стали

Углеродистая сталь

Прокаливаемость углеродистой стали ограничена, поскольку в материале используется только углерод.Многие марки углеродистой стали подвергаются закалке с помощью термической обработки, которая включает этапы закалки и отпуска; однако сверхвысокая прочность нержавеющих сталей не может быть достигнута с помощью углеродистой стали.

Легированная сталь

Добавление легирующих элементов — Марганец, хром, никель и молибден являются одними из элементов, используемых для повышения прочности, ударной вязкости и износостойкости по сравнению с углеродистой сталью. Другие желательные характеристики, такие как коррозионная стойкость, прочность при повышенных температурах и сопротивление ползучести, также достигаются за счет добавления легирующих элементов.

Инструментальная сталь

Основными легирующими элементами в инструментальной стали являются хром, молибден, ванадий и вольфрам. Эти твердосплавные формирователи позволяют инструментальной стали противостоять деформации и сохранять острую режущую кромку при высоких температурах.

Гарантия качества

Scot Forge гордится сертификатами ISO 9001: 2015 и AS9100D, и наша команда стремится обеспечить высочайшее удовлетворение потребностей клиентов. Дальнейшее развитие аэрокосмической продукции привело к аккредитации NADCAP в области термической обработки и неразрушающего контроля титановых материалов.

Каждый клиент Scot Forge работает с квалифицированной командой, которая будет вести каждую поковку из углеродистой и инструментальной стали от запроса до размещения заказа, производства, затем проверки и отгрузки.

Китайские марки инструментальной стали

Китайские марки инструментальной стали — это стали, используемые для изготовления режущих инструментов, калибров, пресс-форм и изнашиваемых инструментов. Инструментальные стали имеют высокую твердость, высокую твердость и красную твердость при высоких температурах, а также высокую износостойкость и надлежащую вязкость.

По разному химическому составу китайские марки инструментальной стали часто делятся на 3 категории:

• углеродистая инструментальная сталь,
Легированная инструментальная сталь
• и
• быстрорежущая сталь (высоколегированная инструментальная сталь).

В зависимости от использования стали его можно разделить на три категории:

• режущая инструментальная сталь,
• штамповая сталь
• и измерительная сталь.

Углеродистая инструментальная сталь (нелегированная)

По сравнению с легированной инструментальной сталью углеродистая инструментальная сталь обладает хорошей технологичностью, низкой ценой и широким спектром применения, поэтому ее используют в производстве инструмента.Углеродистая инструментальная сталь подразделяется на углеродистую сталь для резки, углеродистую сталь для формования и углеродистую измерительную сталь.

Такие стали обычно поставляются в отожженном состоянии и могут поставляться без отжига в соответствии с требованиями покупателя. Твердость, структура излома, сетчатый карбид, перлитная структура, твердость при закалке образца, глубина закаливаемости и глубина обезуглероживания стальной поверхности отожженной стали должны соответствовать китайскому национальному стандарту GB / T 1298.

Содержание углерода в китайской углеродистой инструментальной стали колеблется от 0,65% до 1,35%. В китайском национальном стандарте GB / T 1298-2008 8 марок углеродистой инструментальной стали. Среди них инструментальная сталь Т7 с низким содержанием углерода имеет хорошую вязкость, но невысокую износостойкость. Он подходит для режущих инструментов для резки мягких материалов и инструментов для ударной нагрузки, таких как деревообрабатывающие инструменты, расточные инструменты, долота и молотки.

Инструментальная сталь T8 имеет хорошую вязкость и высокую твердость и подходит для изготовления пуансонов, ножниц и деревообрабатывающих инструментов.

Инструментальная сталь

T8Mn с высоким содержанием марганца имеет хорошую закаливаемость и подходит для изготовления деревообрабатывающих инструментов с большими трещинами, долота для угольных шахт, долота для каменной кладки и полотна ручной пилы с меньшей деформацией, а также горизонтальных затирочных машин.

Инструментальная сталь

T10 обладает хорошей износостойкостью и широким спектром применения. Он подходит для изготовления металлорежущих инструментов с плохими условиями резания и высокой износостойкостью, а также штампов для холодной штамповки и измерительных инструментов, таких как токарные инструменты, строгальные ножи, фрезы и расточные инструменты.Шелковая пластина, матрица для волочения проволоки, зубило с гравировкой, штангенциркуль и пробка.

Инструментальная сталь

T12 имеет высокую твердость и хорошую износостойкость, но невысокую вязкость. Его можно использовать для изготовления режущих инструментов и измерительных инструментов с высокой твердостью и хорошей износостойкостью, таких как скребок, сверло, развертка и сверло для развертки, метчики, штампы и микрометры.

Инструментальная сталь T13 — это сталь с самым высоким содержанием углерода в углеродистой инструментальной стали. Его твердость очень высока, но прочность невысока.Не выдерживает ударных нагрузок. Он подходит только для режущих инструментов для резки материалов высокой твердости и инструментов для обработки твердых пород, таких как бурильные инструменты и гравировальные станки. Ножи, фильеры для волочения проволоки, гравировальные инструменты и т. Д.

Легированная инструментальная сталь

Инструментальная легированная сталь

— это разновидность стали, которая добавляет легирующие элементы, такие как хром, молибден, вольфрам и ванадий, в углеродистую инструментальную сталь для улучшения прокаливаемости, ударной вязкости, износостойкости и термостойкости. Он широко используется в режущих инструментах, формах для холодной и горячей деформации и измерительных инструментах.Его также можно использовать для изготовления поршней, клапанов, седел клапанов и форсунок топливных клапанов для дизельных топливных насосов.

Инструментальная легированная сталь

имеет более высокую закаливаемость, закаливаемость, износостойкость и ударную вязкость, чем углеродистая инструментальная сталь. Его можно условно разделить на три типа: режущие инструменты, формы и измерительные инструменты. Среди них сталь с высоким содержанием углерода (массовая доля углерода более 0,80%) в основном используется в производстве режущих инструментов, измерительных инструментов и форм для холодной обработки. Твердость таких сталей после закалки выше HRC60 и достаточная износостойкость; сталь со средним содержанием углерода (массовая доля углерода 0.35% -0,70% в основном используется для изготовления форм для горячей обработки. Твердость этих сталей после закалки несколько ниже, HRC50-55, но ударная вязкость хорошая.

Быстрорежущая инструментальная сталь (высоколегированная)

Быстрорежущая инструментальная сталь — это высокоуглеродистая высоколегированная лейзитовая сталь с вольфрамом, молибденом, хромом, ванадием и иногда кобальтом в качестве основных легирующих элементов. Обычно он используется как быстрорежущий инструмент, называемый быстрорежущей сталью.

Благодаря высокой твердости, хорошей износостойкости и прочности, он также используется для изготовления пресс-форм, валков, высокотемпературных подшипников и высокотемпературных пружин с высокими требованиями к характеристикам.Твердость быстрорежущей инструментальной стали после термообработки может превышать HRC63, и она может сохранять высокую твердость при рабочей температуре около 600 ° C, а ее ударная вязкость, износостойкость и термостойкость хорошие.

По содержанию легирующих элементов сталь

можно разделить на следующие виды:

• Вольфрамовая быстрорежущая сталь (W 9 — 18%),
• Сталь вольфрам-молибденовая быстрорежущая (W 5 — 12%, Mo 2 — 6%),
• Быстрорежущая сталь с высоким содержанием молибдена (W от 0 до 2%, Mo от 5 до 10%).

  No related posts.