Наши партнеры ArtmMisto
Інструментальні стали характерні тим, що після відповідної термічної обробки вони отримують дуже високу твердість. Така твердість дозволяє виготовленим зі сталі інструментом обробляти інші стали - конструкційні.
Інструментальні стали можуть бути розділені на вуглецеві, леговані та високолеговані або швидкорізальні стали. Властивості вуглецевих інструментальних сталей як якісних, так і високоякісних (з добавкою індексу А в позначенні марки) залежать також від процентного вмісту вуглецю в їх складі. Про процентний вміст цього елементу в тій чи іншій стали можна судити по цифрах, що входять в умовне позначення марки стали, відповідно до змісту вуглецю в десятих частках відсотка.
З ростом процентного вмісту вуглецю збільшується твердість сталі, але одночасно зростає і крихкість. Тому для ударних інструментів та вирубних штампів застосовуються тільки стали У7 і У8, а для ріжучих і вимірювальних інструментів, від яких потрібна висока твердість і зносостійкість, - стали У10-У12. Однак стали У10-У12 придатні для ріжучих інструментів, що працюють тільки з невеликими швидкостями різання і в спокійних умовах (розгортки, мітчики і т. П.). Точно також і деталі пристосувань, схильні до ударам (упори, установчі планки), виготовляються з сталей У7 - У8, а працюють на стирання, - з сталей У10 - У12.
Властивості, вуглецевих сталей можуть бути поліпшені добавкою марганцю. Такі стали менш крихкі і більш зносостійкі.
Незважаючи на багато позитивних якостей, інструментальні вуглецеві стали все ж не позбавлені серйозних недоліків:
1. Вони не володіють достатньою теплостійкістю, так як при нагріванні приблизно до 200 ° починають втрачати високу твердість, а, отже, і ріжучі властивості. З цієї причини їх не можна використовувати для ріжучого інструменту, що працює у важких умовах, т. Е. В умовах сильного нагріву ріжучих крайок.
2. Їх форма і розміри сильно змінюються при загартуванню, що не дозволяє використовувати такі стали для складних за конструкцією і точних за розмірами інструментів і деяких інших деталей технологічного оснащення.
Прагнення підвищити теплостійкість і зносостійкість, а також міцність інструментальних матеріалів привело до створення легованих сталей. Однак теплостійкість цих сталей лише трохи вище, ніж, у вуглецевих, зате значно вище їх зносостійкість і прокаліваемость, і в той же час набагато менше змінність розмірів при загартуванню.
Найбільш споживані наступні марки інструментальних сталей: вуглецеві якісні сталі (по ГОСТ 1435-99) - В7, В8, В10, У12; вуглецеві високоякісні - У7А, У8А , У10А , У12А, У8ГА, У10ГА; леговані (по ГОСТ 5950-2000) - Х12МФ , Х12Ф1, 9ХС , ХГ, ХВГ , 5ХВ2ФС, 6ХВ2С , 5ХНМ (56NiCrMoV7), 5ХНВ; швидкорізальні (по ГОСТ 19265-73) - Р6М5 , Р9К5, Р18 та ін. Умовні позначення цих марок майже збігаються з позначеннями легованих конструкційних сталей, з тією лише різницею, що перше число означає не соті частки відсотка, а десяті. У тому випадку, якщо процентний вміст вуглецю в марці становить 1% і більше, цифра в умовній позначці опускається.
Які ж властивості і призначення марок легованих інструментальних сталей?
Хромисті інструментальні стали (Х12МФ, Х12Ф1) відрізняються великою зносостійкістю і малої змінністю форми і розмірів (деформацією) при загартуванню. Сталь марки X12МФ широко застосовується для виготовлення розгорток, гвинторізних гребінок, невеликих протяжок, калібрів і кондукторних втулок, робочі розміри яких не можна піддати шліфуванню. Сталь марки XI2МФ і особливо хромованадіевой Х12Ф1 - йдуть на виготовлення накатних плашок, волочильних інструментів, а також гнуття і холодновисадочних штампів.
Хромокремністая сталь (9ХС) - більш теплостійка в порівнянні з вуглецевою сталлю і служить, головним чином, для виготовлення ріжучого інструменту.
Хромовольфрамовие стали (ХВГ) також мало деформуються при загартуванню, мають більшу теплостійкість, проте вельми схильні до появи тріщин і пріжогов при шліфуванні.
Хромовольфрамокремністие (5ХВ2С і 6ХВ2С) мають ряд цінних властивостей, що сприяють їх застосуванню для виготовлення штампів холодного штампування. Стали 5ХНМ і 5XНB служать для виготовлення кувальних штампів.
Вимоги до сталей. До інструментальних сталей пред'являються більш високі вимоги, ніж до конструкційних. Це пояснюється тим, що робочі поверхні інструментів, виготовлених з інструментальних сталей, працюють при високих контактних напругах, великих питомих тисках і піддаються зносу і нагріву. Застосування тих чи інших матеріалів визначається вимогами, що пред'являються до різних інструментів.
Матеріали, з яких виготовляють ріжучі інструменти, повинні мати наступні властивості:
високою міцністю, так як в процесі різання інструменти відчувають великі зусилля; - високою твердістю, тому що процес різання можна здійснити тільки в тому випадку, якщо твердість матеріалу інструменту значно більше твердості оброблюваного матеріал
високу зносостійкість, тому що стійкість інструменту залежить від ступеня стирання ріжучих крайок; - високу теплостійкість, так як в процесі різання виділяється велика кількість тепла, частина якого йде на нагрів ріжучих крайок інструмента, а останній, нагріваючись, втрачає первісну твердість і швидко виходить з ладу.
Відповідно до ГОСТу 5950-2000 інструментальні леговані стали за своїм призначенням поділяються на дві групи: для ріжучого і вимірювального інструмента і для штампового інструменту.
Швидкорізальної сталі. Швидкорізальної називається сталь, до складу якої крім вуглецю входять легуючі елементи - вольфрам, хром, ванадій і молібден, що утворюють після термічної обробки стійкі карбіди. Крім карбидообразующих елементів до деяких марки швидкорізальних сталей входить також кобальт.
Швидкорізальної сталі (ГОСТ 19265-73) набувають після гарту і відпустки високу твердість, міцність, зносостійкість, теплостійкість і зберігають ріжучі властивості при нагріванні до температури 600 ... 650 ° С. Швидкості різання інструментами з швидкорізальної сталі в 2 ... 4 рази вище, ніж інструментами з легованої сталі, крім того, вони володіють підвищеною стійкістю.
Переваги швидкорізальної сталі проявляються головним чином при обробці міцних (100 кгс / мм2) і твердих сталей (НВ 200..250) і різанні з підвищеною швидкістю. За ГОСТом 19265-73 промисловість випускає наступні марки швидкорізальної сталі: Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р6М5ФЗ, Р12ФЗ, Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9КЮ, Р9М4К8 іР10К5Ф5. У позначеннях марок букви і цифри вказують: Р - швидкоріжуча сталь; цифра, що стоїть за буквою, - середній вміст вольфраму в відсотках; М - молібден, Ф - ванадій, К - кобальт; цифри, наступні за цими літерами, - відповідно вміст молібдену, ванадію і кобальту.
Вольфрамомолібденовие сталь Р6М5 не тільки дешевше стали марки Р18, але і відрізняється хорошою теплопровідністю, мало схильна до утворення тріщин в процесі шліфування. За ріжучим властивостям при чистової обробки вона дещо поступається сталей Р18 і Р12, однак при чорновій обробці ріжучі властивості її краще, ніж у сталі Р18. Недолік стали Р6М5 - чутливість до перегріву.
Інструментальні сталі підрозділяються:
- за призначенням в залежності від марки сталі - на дві групи:
- I - для виготовлення інструменту, що використовується в основному для обробки металів і інших матеріалів в холодному стані;
Леговані інструментальні сталі застосовуються для виготовлення інструментів і технологічного оснащення. З сталей марок 8ХФ, 9ХФ, Х12МФ, Х12Ф1 виконують круглі і стрічкові пилки, ножі для холодного різання металів, зубила, пуансони, керни і інші інструменти, що працюють з ударними навантаженнями. З сталей марок 9ХС, 5ХВ2СФ, 6ХВ2С, 9X1-зубила, пуансони, ножі для холодного різання металу, кернери, круглі і стрічкові пилки, мітчики і інші ріжучі інструменти діаметром до 30 мм, шабери, різці і фрези для обробки з невеликою швидкістю різання, ножівкові полотна і калібри.Із сталей марок ХМР, ХВГ і 9ХВГ виготовляють вимірювальні інструменти - плитки, калібри і шаблони, а також вимірювальні та ріжучі інструменти, для яких підвищений жолоблення при загартуванню неприпустимо, - різьбові калібри, протяжки, довгі мітчики і розгортки, плашки і ле калу складної форми.
- II - для виготовлення інструменту, що використовується в подальшому у споживача для обробки металів тиском при температурах вище 300 ° С.
За формою, розмірами і граничних відхилень металопродукція повинна відповідати вимогам:
ковані круглого і квадратного перерізів - ГОСТ тисячі сто тридцять три;
гарячекатана круглого перетину - ГОСТ 2590;
гарячекатана квадратного перетину - ГОСТ 2591 та іншими нормативними документами;
полосовая - ГОСТ 4405;
калиброванная - ГОСТ 7417, ГОСТ 8559, ГОСТ 8560 квалитетов h11 і h12;
зі спеціальною обробкою поверхні - ГОСТ 14955 квалитетов h11 і h12.
Приклади умовних позначень
Пруток гарячекатаний круглий, звичайної точності прокатки (В), I класу по кривизні, немірної довжини (НД), діаметром 80 мм по ГОСТ 2590-88, зі сталі марки 9ХС, підгрупи а, групи якості поверхні 2ГП:
Коло В-I-НД-80 ГОСТ 2590-88 / 9ХС-а-2ГП ГОСТ 5950-2000.
Які ж властивості і призначення марок легованих інструментальних сталей?
