Инструментальные

Инструментальные стали

Цель работы: изучение структуры, свойств, способов термической обработки инструментальных сталей и области их применения.

Приборы и оборудование: набор микрошлифов в лабораторной коллекции инструментальных сталей, набор твёрдых сплавов, металлографические микроскопы, твердомеры Роквелла, коллекция металлорежущих инструментов.

Основные понятия. К инструментальным сталям относят стали, предназначенные для изготовления режущего, измерительного, штампового и других инструментов. Основными свойствами этих сталей является твердость, вязкость, износостойкость, теплопроводность (красностойкость), прокаливаемость.

Стали для режущего инструмента должны обладать высокой твёрдостью, превышающей твердость обрабатываемого материала. Режущая кромка инструмента всё время находится в соприкосновении со снимаемой стружкой, т.е. происходит непрерывное трение и износ поверхности режущей кромки инструмента. Поэтому сталь для режущего инструмента, кроме высокой твёрдости, должна иметь высокую износостойкость. В процессе резания механическая энергия превращается в тепловую и вследствие этого нагревается инструмент, обрабатываемая деталь и стружка.

Инструментальные стали по назначению делятся на три группы: углеродистые и легированные стали для режущих инструментов; быстрорежущие стали; штамповые стали и отдельная группа – твердые сплавы.

Углеродистые инструментальные стали. Углеродистые инструментальные стали производят качественными: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 и высококачественными: У7А, У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А.

Высокая твердость (HRC 62-65) инструментальных сталей достигается в результате закалки. Стали У7, У8 подвергаются полной закалке, стали У9-У13 – неполной закалке. Закалку углеродистой стали проводят в воде или водных растворах солей и щелочей, так как она имеет малую устойчивость переохлаждённого аустенита. После закалки структура углеродистых сталей У7, У8 состоит мартенсита и избыточного карбида (цементита). Избыточные карбиды повышают износостойкость стали. В структуре закаленных углеродистых сталей имеется также небольшое (до5-8%) количество остаточного аустенита, но так как его мало, твёрдость стали не снижается.

Критический диаметр изделий из углеродистых сталей не превышает 15 мм. Поэтому эти стали применяют для изготовления мелких инструментов с поперечным сечением до 25 мм с незакалённой сердцевиной. При несквозной прокаливаемости меньше деформация инструмента при закалке. Инструмент с незакалённой вязкой сердцевиной обладает большей устойчивостью к ударам и вибрациям.

После закалки инструмент из углеродистой стали подвергают низкотемпературному отпуску. В зависимости от назначения инструмента и требуемой твердости температура отпуска может изменяться в определенных пределах.

Для уменьшения внутренних напряжений при сохранении высокой твердости достаточен отпуск при 150. 180° С в течение 1-2 часов. Такой отпуск проводят для инструментов, работающих с небольшими ударными нагрузками. Для инструментов, для которых требуется достаточно высокая твердость и повышенная вязкость, применяют отпуск при температурах до 220. 240°С. Инструменты, работающие с ударными нагрузками, отпускают при 250. 320°С.

Так как инструмент из углеродистой стали теряет твердость при нагреве выше 200°C условия работы его должны быть такими, чтобы режущая кромка в процессе работы не нагревалась выше 200°С, т.е. резание следует проводить при небольших скоростях.

Из качественных углеродистых инструментальных сталей изготавливают несложные по конфигурации режущие и измерительные инструменты. Более сложные инструменты изготавливают из высококачественных инструментальных сталей.

Для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, сверла, спиральные пилы, шаберы, ножовки ручные, напильники, бритвы, острый хирургический инструмент и т.д.) обычно применяют заэвтектоидные стали (У10, У11, У12 и У13). Деревообрабатывающий инструмент, зубила, кернеры, бородки, отвертки, топоры, молотки изготовляют из сталей У7, У8.

Легированные инструментальные стали. Легированные инструментальные стали получают на базе углеродистых инструментальных сталей путем легирования их хромом, вольфрамом, ванадием, марганцем, кремнием и другими элементами. Легирование приводит к большей устойчивости переохлажденного аустенита и большей прокаливаемости, чем у углеродистых инструментальных сталей. Эти стали отличаются также повышенной вязкостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинообразованию при закалке. Из легированных инструментальных сталей марок 9ХС, ХВГ, Bl, XB5 и других изготавливают различные режущие инструменты, имеющие сложную конфигурацию.

Для получения массивного инструмента и инструмента сложной формы предназначена сталь 9ХС (0,95-1,25% С; 1,2-1,6% Si).

Стали марок ХВГ (0,9% С; 0,9-1,2% Сr; 1,2-1,6% W; 0,8-1,1% Мn) и ХГ относятся к малодеформирующимся. Их используют для изготовления калибров, длинных метчиков, бритвенных ножей и лезвий и другого инструмента, для которого весьма важно сохранение размеров в процессе термической обработки, а также для изготовления деталей точных приборов.

Сталь ХВ5 (1,25-1,50% С) называется алмазной, обладает исключи­тельно высокой твердостью в закаленном состоянии (HRC 67-69). Приме­няется для изготовления фильер холодного волочения, отделочного инструмента, снимающего стружку с твердых материалов (белый чугун, стекло, камень).

Быстрорежущие стали. Быстрорежущие стали широко используют для изготовления режущего инструмента, обладающего большой твердостью и работающего при высоких скоростях резания. При обработке с большими скоростями резания твердых материалов и при снятии стружки большого сечения режущая кромка инструмента нагревается до высокой температуры. Поэтому режущий инструмент, работающий в тяжелых тепловых условиях, следует изготовлять из стали, обладающей красностойкостью, т.е. способностью сохранять высокую твердость при нагреве до высокой температуры (600. 650° С). Для обеспечения красностойкости сталь легируют большим количеством вольфрама в сочетании с молибденом и ванадием. Кроме этих элементов все быстрорежущие стали легированы хромом (примерно 4%), а некоторые — кобальтом. Среднее содержание углерода во всех быстрорежущих сталях несколько меньше 1%.

Быстрорежущие стали (high speed steel) маркируют буквой Р (rapid – быстрый), выпускают следующих марок: Р6, Р9, Р12, Р18 (цифра в марке стали означает процент вольфрама – основного легирующего элемента).

Вольфрам — дефицитный и дорогой элемент, поэтому его содержание в быстрорежущей стали стремятся уменьшить. Частично вольфрам заменяют молибденом из расчета, что 1% молибдена оказывает такое же влияние на свойства быстрорежущей стали, как 1,5-1,6% вольфрама. Содержание молибдена в быстрорежущих сталях обычно не превышает 5%. Такое сочетание вольфрама и молибдена имеется в широко применяемой стали Р6М5.

Быстрорежущие стали условно разделяют на стали умеренной красностойкости и стали повышенной красностойкости. В первую группу входят стали, легированные вольфрамом и молибденом и с небольшим содержанием ванадия (1-2%): Р18, Р12, Р9, Р6М5. Эти стали сохраняют высокую твердость (не ниже HRC 60) при нагреве до 620°С.

В настоящее время основной маркой быстрорежущих сталей (80% от общего объема производства) является Р6М5. Для повышения эксплуатационных свойств сталь дополнительно легируют азотом (Р6АМ5).

В группу сталей повышенной теплостойкости входят стали с высоким (> 2%) содержанием ванадия, а также стали, дополнительно легированные кобальтом (Р9К5, Р12ФЗ, Р18К5Ф2 и др.). Стали этой группы сохраняют высокую твердость при нагреве до 630. 650°С.

Быстрорежущие стали по структуре в отожженном состоянии относятся к карбидному (ледебуритному) классу сталей. В их структуре имеется эвтектика (ледебурит), в состав которой входят карбидообразующие элементы — хром, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден.

Эвтектика, которая располагается в виде сетки по границам зерен, снижает вязкость стали, поэтому литая быстрорежущая сталь отличается повышенной хрупкостью. При горячей обработке давлением (ковке) сетка эвтектики дробится и первичные (эвтектические) карбиды распределяются в структуре более равномерно.

Горячедеформированную быстрорежущую сталь подвергают отжигу при 840. 860° С для снижения твердости, облегчения обрабатываемости резанием и подготовке структуры к закалке. Структура после отжига мелкозернистый сорбитообразный перлит, состоящий из феррита и мелких карбидов, и избыточные карбиды — вторичные и первичные. Твердость стали после отжига должна быть не более НВ 255-285.

В настоящее время все шире применяют быстрорежущие стали, полученные методом порошковой металлургии. В этих сталях карбидная фаза очень мелкая, что способствует более полному растворению карбидов в аустените и повышению теплостойкости. Основные порошковые стали, предложенные для замены сталей Р18 и Р6М5 – Р0М2ФЗ-МП, М6Ф1-МП, М6ФЗ-МП мало содержат дефицитного вольфрама. Несмотря на высокое содержание ванадия, стали хорошо шлифуются. Применяются и другие порошковые стали, например, Р6М5К5-МП и Р12МЗК8. Стойкость режущего инструмента из порошковых сталей по сравнению со стойкостью инструмента из аналогичных сталей обычного производства в 1,2-2 раза выше.

Инструмент, изготовленный из быстрорежущей стали, подвергают закалке и трехкратному отпуску (см. рис. 45, а) .

Быстрорежущие стали обладают пониженной теплопроводностью, медленный или ступенчатый нагрев позволяет выровнять температуру по сечению инструмента и предупредить образование больших внутренних напряжений. При ступенчатом нагреве инструмент подогревают при 800. 850°С. Для сложной формы инструмента применяют два подогрева: при 500°С и 800. 850° С. Быстрый окончательный нагрев позволяет предупредить окисление и обезуглероживание стали. Выдержку при высокой температуре в интервале температур 1210. 1290°С дают очень непродолжительную (10-12 с на каждый миллиметр диаметра или наименьшей толщины инструмента при нагреве в расплавленной соли).

Закаливают инструмент из быстрорежущей стали в масле. Для инструмента сложной формы применяют ступенчатую закалку с выдержкой при 450. 500°С в течение 2-5 мин в соляной ванне для выравнивания температуры по сечению инструмента и дальнейшим охлаждением на воздухе.

Структура быстрорежущей стали после закалки состоит из высоко­легированного мартенсита, содержащего 0,3-0,4% С, нерастворенных избыточных карбидов и остаточного аустенита.

Сохранение в структуре закаленной стали большого количества остаточного аустенита объясняется тем, что аустенит высоколегированный и для него температура начала мартенситного превращения Мн выше комнатной температуры, а температура конца мартенситного превращения Мн — ниже 0°С.

Отпуск при 500. 560°С приводит снова к повышению твердости до HRC 63-65. Такое повышение твердости обменяется выделением из мартенсита дисперсных специальных карбидов. К этому превращению добавляется также превращение остаточного аустенита. Высоколегированный остаточный аустенит достаточно устойчив при температурах отпуска до 500°С. В процессе выдержки при отпуске с температурой 550. 570° С из аустенита выделяются в дисперсном виде специальные карбиды. Аустенит обедняется углеродом и легирующими элементами и становится менее устойчивым. В процессе охлаждения от температуры отпуска остаточный аустенит превращается в мартенсит (вторичная закалка). Превращение не заканчивается полностью при однократном отпуске. Для того, чтобы достигнуть почти полного превращения остаточного аустенита в мартенсит, необходимо двух-трехкратное повторение отпуска при 550. 570° С с выдержкой при каждом отпуске 45-60 мин (см. рис. 45, а ). Следует отметить, что аустенит превращается в мартенсит не при нагревании и не в процессе выдержки, а во время охлаждения.

Цикл термической обработки быстрорежущей стали может быть сокращен, если сразу после закалки сталь обработать холодом при -75° С. -80° С. В этом случае вместо трехкратного отпуска назначают однократный отпуск (см. рис. 45, б ).

Микроструктура стали после закалки и отпуска состоит из мартенсита и карбидов. Если температура отпуска или во время выдержки недостаточны (сталь недоотпущена), то в структуре сохраняется некоторое количество остаточного аустенита. При отпуске выше 600°С твердость быстрорежущей стали снижается в связи с распадом мартенсита и коагуляцией выделившихся карбидов.

Штамповые стали. Штампами называют инструменты, изменяющие форму материала без снятия стружки. Стали, используемые для изготовления штампового инструмента, должны обладать высоким сопротивлением пластической деформации и износостойкостью, а в некоторых случаях (при разогреве) и повышенной теплостойкостью. При больших размерах штампов стали должны иметь высокую прокаливаемость и незначительно изменять свой объем при закалке.

Инструментальные

Рис. 45. Режимы термической обработки инструмента из быстрорежущей стали:

а — с трехкратным отпуском; б — с обработкой холодом

Штамповые стали, применяемые при изготовлении инструментов для обработки металлов давлением, делятся на два класса в зависимости от условий деформирования металла: в холодном или горячем состоянии.

Стали для штампов холодного деформирования. К инструменту, деформирующему металл в холодном состоянии относятся вытяжные, вырезные, гибочные, формовочные, высадочные штампы, дыропробивные пуансоны, обрезные матрицы, ножи для резания материалов, волочильные доски, ролики для накатывания резьбы и др.

Все штамповые стали для холодного деформирования являются высокоуглеродистыми, заэвтектоидными, а количество легирующих элементов определяется необходимой износостойкостью и прокаливаемостью стали.

Для обработки малопрочных материалов используют стали У10, У11, У12.

Более крупные и сложные по форме штампы, предназначенные для работы в более тяжелых условиях, изготавливают из легированных сталей повышенной прокаливаемости (X, ХВГ, 7ХГ2ВМ и др.). штампы из легированных сталей закаливают в масле, что предохраняет их от образования трещин и значительного изменения размеров.

Для изготовления инструмента, который должен иметь высокую твердость и повышенную износостойкость, а также малую деформируемость при закалке (дыропрошивные матрицы и пуансоны, матрицы глубокой высадки листового металла, матрицы и пуансоны глубокой высадки вырубных и просечных штампов сложной конфигурации и др.), применяют стали высокой прокаливаемости и износостойкости Х12М, Х12Ф1,Х6ВФ.

Для изготовления рабочих частей штампов широко используют металлокерамические твердые сплавы с более высокой твердостью, чем инструментальные стали (твердые сплавы группы ВК с содержанием кобальта не менее 15%).

Стали для штампов горячего деформирования. К инструменту, деформирующему металл в горячем состоянии, относятся штампы для кузнечного производства, которые деформируют металл, предварительно нагретый до высоких температур (1000º. 1150°С). В процессе работы штампы подвергаются воздействию сложных напряжений (сжатию, растяжению, изгибу) и истирающему действию горячего металла. Кроме того, при пластической деформации рабочая часть штампа значительно нагревается. Поэтому сталь для изготовления кузнечных штампов должна иметь высокие механические свойства (прочность, вязкость, износостойкость), не только при обычных, но и при повышенных температурах, т.е. быть теплостойкой.

Теплостойкие стали применяют для изготовления тяжелонагруженного прессового инструмента, а также штампов для горизонтально-ковочных машин. Из них также изготовляют детали пресс-форм для литья под давлением магниевых, алюминиевых и медных сплавов.

При кратковременном воздействии горячего металла на штамп используются стали 5ХГМ, 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС и др. все стали содержат одинаковое количество углерода 0,5-0,6%, что дает возможность получить требуемую твердость и прочность при достаточной вязкости.

Из этих сталей изготавливают молотовые штампы, для которых характерны большие размеры и работающие со значительными ударными нагрузками при умеренном разогреве рабочих поверхностей (примерно до 400°С).

Долговременное воздействие ударных нагрузок выдерживают стали 4Х2В5ФМ, 4ХЗВФ2М2, ЗХ2В8Ф и др.

Твердые сплавы. Для изготовления твердых сплавов используют метод порошковой металлургии. Для этого порошки карбидов вольфрама (WC), титана (ТС) и тантала (ТаС) смешивают с кобальтом (Со), прессуют в формы и затем запекают при 1500…2000ºС.

Применение твердых сплавов позволяет не только увеличить скорость обработки, но и значительно повысить износостойкость обрабатывающего и штампового инструмента. Износостойкость твердых металлокерамических сплавов увеличивается с ростом твердости и в 10-15 раз превышает значения, характерные для быстрорежущей стали. Сохраняется она до 800…1000ºС.

Твердые сплавы делятся на три группы: одно-, двух-, и трехкарбидные.

Однокарбидные твердые сплавы, которые содержат карбиды вольфрама, называют вольфрамокобальтовыми (группа ВК). В марках ВК2, ВК4, ВК6, ВК10 цифра показывает процентное содержание кобальта, остальное – карбид вольфрама. Сплавы этой группы наиболее прочные, с увеличением содержания кобальта сплавы повышают сопротивление ударным нагрузкам, одновременно снижается износостойкость.

Сплавы ВК4, ВК6 рекомендуются для чернового точения, фрезерования, рассверливания, зенкерования при обработке чугуна, жаропрочных сплавов, цветных металлов и неметаллических материалов.

Сплав ВК8 применяют для чернового точения и других видов черновой обработки, а также для волочения и калибровки труб, прутков и проволоки.

Сплав ВК10 предназначается для изготовления быстроизнашивающихся деталей. Этот сплав характеризуется высокой эксплуатационной прочностью, но сравнительно низкой износостойкостью.

Двухкарбидные твердые сплавы помимо группы ВК содержат еще карбиды титана, поэтому их называют титановольфрамокобальтовыми (группа ТВК). В марках Т5К10, Т15К6, Т30К4 цифры после буквы Т показывают процентное содержание карбидов титана, после К-содержание металлического кобальта, остальное-карбиды вольфрама. Эти сплавы менее прочны и более износостойки, чем сплавы первой группы.

Титановольфрамовые сплавы применяют для чистового (Т30К4) и чернового (Т15К6, Т5К10) точения, фрезерования и строгания стали.

Трехкарбидные твердые сплавы содержат еще и карбиды тантала и поэтому называются титанотанталовольфрамокобальтовыми (группа ТТК). В марках ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 цифра перед К показывает суммарное процентное содержание карбидов титана и тантала, после К — содержание металлического кобальта, остальное — карбиды вольфрама. Сплавы обладают повышенной прочностью, износостойкостью и вязкостью.

Состав (массовая доля основных компонентов, %) и твердость HRA некоторых твердых сплавов даны в табл. 13 .

Титанотанталовольфрамокобальтовые сплавы применяют при черновой и чистовой обработке труднообрабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов и сталей.

Разработаны твёрдые сплавы, не содержащиеся дефицитного вольфрама. Безвольфрамовые твердые сплавы на основе Ti + Ni + Mo – сплав ТН-20 (цифра показывает суммарное содержание Ni и Mo) и на основе карбонитрида титана Ti(NC) + Ni + Mo – KHT- 16. Никель и молибден образуют связывающую матрицу, применяются при получистовом и чистовом точении и фрезеровании сталей и цветных металлов.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Инструментальная сталь. Марки стали

Японская маркировка – буквенно-цифровая. Причём буквами обозначается группа, к которой указанный материал относится, а цифрами – свойства стали и её номер по порядку.

В США действует сразу несколько систем обозначения (у каждой организации по стандартизации они свои), что крайне неудобно.

Сталь инструментальная углеродистая (ИСУ)

Инструментальные

ИСУ подразделяется по ряду показателей. Например, по:

  • химическому составу на:
    • качественную (процентное содержание фосфора/серы составляет 0,035/0,03%);
    • высококачественную (процентное содержание фосфора/серы составляет 0,03/0,02%).
  • Назначению:
    • быстрорежущая (обозначается буквой «Р9raquo;);
    • электротехническая («Э9raquo;);
    • шарикоподшипниковая («Ш9raquo;).
  • По способу дальнейшей обработки и т. п.

Наиболее широко применяется ИСУ, которая представляет сталь, процентное содержание углерода в которой ограничено рамками 0,65-1,35. После того как завершается её термообработка (закалка инструментальной стали), показатели прочности и твёрдости данного материала значительно возрастают.

В настоящее время торговля предлагает 16 марок ИСУ, каждая из которых имеет собственное буквенно-цифровое обозначение. Буквы, входящие в маркировку ИСУ, обозначают:

  • У – углеродистая сталь;
  • А – обозначает принадлежность сплава к группе высококачественных (проставляется всегда в конце маркировки);
  • Г – сплав имеет повышенное содержание такого элемента, как марганец;
  • цифра, проставленная после «У9raquo;, показывает процентное (в десятых долях) содержание в ИСУ углерода.

Ограничения, налагаемые на использование отдельных марок ИСУ

Инструментальные

Из 16 выпускаемых промышленностью в настоящее время марок ИСУ почти половина имеет ограничения на использование. Например.

  • Инструментальная сталь марки У9А и У9. В процессе их закалки размеры зерна увеличиваются, что приводит к повышению вероятности коробления металла и изменению его геометрических размеров. Данные марки обладают меньшими показателями пластичности и прочности, чем идущие за ними марки У10А и У10.
  • Марки стали У11 и У11А используются крайне редко из-за своих специфических свойств.
  • ИСУ У13, У12, У12А, У13А имеют максимальное содержание углерода, что приводит к значительному повышению хрупкости стали указанных марок после её закалки. Поэтому использовать их для изготовления пресс-форм или штампов не рекомендуется.

Указанные марки стали производятся согласно положениям стандарта 1435-99. Данный ГОСТ сталь инструментальная получила сначала в качестве межгосударственного стандарта 28.05.99, и лишь затем в качестве национального российского (с 01.09.01).

ИСУ используют для производства инструмента, которым осуществляется резание на малых скоростях. Основными достоинствами ИСУ можно считать её невысокую стоимость и сравнительно высокую твёрдость. Основные недостатки: низкая теплостойкость материала и его малая износостойкость.

Инструментальная легированная (ИСЛ)

Инструментальные легированные стали, помимо примесей традиционных, содержат специальные добавки, наличие которых позволяет получить у конечного продукта заданные физические или механические параметры. Эти добавки именуются легирующими. Их наличие повышает прочность металла и его коррозийную стойкость при одновременном снижении хрупкости. Чаще всего легирующими элементами являются:

  • Инструментальныеванадий,
  • хром;
  • медь;
  • никель;
  • азот.

Сталь указанных марок принято классифицировать:

  • по её назначению;
  • по содержанию легирующих элементов (в %):
    • низколегированная;
    • среднелегированная;
    • высоколегированная;
  • по качеству изготовления и отделке поверхности:
    • высококачественная;
    • обычная;
  • по способу последующей обработки.

Инструментальная сталь легированная, включая штамповую, производится согласно положениям стандарта 5950-2000. Действующая редакция указанного ГОСТ датируется 24.07.12.

Сталь инструментальная легированная маркируется и обозначается аналогично сталям конструкционным легированным.

Инструментальная быстрорежущая (ИСБ)

Инструментальные

Основное отличие сталей данных марок заключается в их сильном легировании. В первую очередь вольфрамом, ванадием и молибденом.

ИСБ сохраняют высокую износостойкость, твёрдость и сопротивление появлению пластической деформации до температур порядка 500–600 градусов. Это позволяет осуществлять резание инструментами, изготовленными из стали данных марок, с более высокими скоростями (почти в 4 раза), а также обрабатывать марки стали повышенной твёрдости.

Быстрорежущие марки инструментальной стали производятся согласно положениям стандарта 19265-73. Указанный ГОСТ действует с 01.01.75.

Все ИСБ в качестве первой содержат в маркировке букву «Р9raquo;, за которой следует цифра, характеризующая среднюю величину вольфрама, выраженную в десятых долях процента. Далее (в порядке убывания) — буквенно-цифровые обозначения иных элементов, имеющихся в стали. Наличие и массовая доля хрома в ИСБ не указывается, так как по умолчанию подразумевается его обязательное наличие в количестве, примерно равном 4%. Также не указывается присутствие углерода, которое всегда пропорционально имеющемуся в ИСБ содержанию ванадия.

Изготавливать инструмент полностью из ИСБ чрезвычайно дорого. Поэтому в подавляющем большинстве случаев на державку резца просто напаивают либо приваривают пластину из стали быстрорежущей.

Инструментальные штамповые (ИСШ)

Инструментальные

Штампы, особенно для выполнения горячей штамповки, эксплуатируются в тяжёлых условиях. Это многократно повторяющиеся при высоких температурах ударные нагрузки, имеющие в разных его частях различные значения.

Именно поэтому к ИСШ предъявляются повышенные требования. Она должна обладать достаточной прочностью, высокой ударной вязкостью, стойкостью к температурному воздействию, низкой истираемостью, и должна хорошо обрабатываться.

Особенно ценными ИСШ считаются марки, имеющие в своём составе молибден. Производители металла поставляют конечным потребителям штамповые заготовки цилиндрической или прямоугольной формы, геометрические размеры которых заданы действующими стандартами. В процессе изготовления ИСШ проходит отжиг и приобретает твёрдость, показатель которой должен укладываться в диапазон значений НВ от 187 до 255.

Заготовки для будущих штампов изготавливают двумя способами: под прессом или так называемой свободной ковкой. При этом обязательно достигается осадка обрабатываемого слитка на величину в 50 и более процентов его первоначальной высоты.

Похожие статьи

Инструментальные стали – зачем они нужны

Для производства износостойких и твердых инструментов используются инструментальные стали, имеющие значительные отличия от конструкционных сталей.

Содержание

  1. Инструментальные стали и сплавы – общие сведения
  2. Классификация инструментальных сталей
  3. Маркировка инструментальных сталей
  4. Углеродистая инструментальная сталь – ГОСТ 1435
  5. Сталь инструментальная штамповая

1 Инструментальные стали и сплавы – общие сведения

Под инструментальными подразумевают такие стали, в составе которых содержится не менее 0,7 процента углерода. В большинстве случаев они характеризуются доэвтектоидной, ледебуритной либо заэвтектоидной структурой.

Между собой они отличаются наличием вторичных карбидов (их нет в доэвтектоидных сплавах). При этом во всех структурах обязательно присутствуют карбиды, образующиеся при эвтектоидных модификациях или в процессе распада мартенсита.
Инструментальная сталь может предназначаться для:

  • холодного и горячего деформирования (штамповочная);
  • изделий высокой точности;
  • режущего инструмента;
  • измерительных изделий;
  • литейных прессформ, используемых под давлением.

Инструментальные

В связи с этим любые марки инструментальной стали обязаны иметь достаточную вязкость (если они применяются для ударных изделий), высокую прочность, хорошую износостойкость и твердость. Кроме того, было установлено, что разные виды инструментальных сталей должны характеризоваться и рядом особых свойств, что позволяет изготавливать инструменты различных категорий.

Например, сплавы для холодной деформации должны дополнительно обладать гладкой поверхностью, высокой формо- и размероустойчивостью, а также пределом упругости и текучести при сжатии (так называемая «прочность на сжатие»), сплавы для деформации в горячих условиях – повышенной теплопроводностью, стойкостью к термическим колебаниям и против отпуска, теплостойкостью. Аналогичным требованиям должны соответствовать и инструментальные стали для режущего инструмента.

Инструментальные

Также существует и несколько специальных технологически характеристик, коим обязаны соответствовать описываемые нами сплавы:

  • хорошая обрабатываемость резкой;
  • нечувствительность к перегреву;
  • малая восприимчивость к прилипанию и привариванию;
  • шлифуемость (шлифование металла важно для качественной эксплуатации инструмента, изготавливаемого из него);
  • хорошая прокаливаемость;
  • в горячем состоянии – пластичность;
  • невосприимчивость к обезуглероживанию;
  • малая склонность к образованию трещин на металле.

2 Классификация инструментальных сталей

Все инструментальные сплавы, как понятно из вышеизложенных фактов, имеют собственные характеристики и свойства. Именно по ним они и классифицируются. Выделяют 5 групп сталей для производства инструмента:

  • вязкие и теплостойкие: к ним относят за- и доэвтектоидные сплавы, легированные молибденом, вольфрамом, хромом, со средним либо малым содержанием углерода;
  • нетеплостойкие, высокотвердые и вязкие: содержание углерода – среднее, малопрокаливаемые, низколегированные;
  • теплостойкие, высокотвердые и износостойкие: быстрорежущие высоколегированные, а также ледебуритные сплавы (углерода в них обычно много – более 3%);
  • среднетеплостойкие, твердые и износостойкие: от 2 до 3 процентов углерода, хрома – от 5 до 12 процентов, к таковым относят заэвтектоидные и ледебуритные составы;
  • нетеплостойкие и твердые: малолегированные, нелегированные, и заэвтектоидные стали с большим количеством углерода.

Инструментальные

Если сплав имеет высокую твердость, его нежелательно использовать для инструмента, эксплуатируемого при ударных нагрузках, так как такие составы не считаются вязкими. По уровню твердости можно выделить два вида сталей:

  • повышенновязкие (углерода в них 0,4–0,7%);
  • износостойкие и высокотвердые (содержание углерода – 0,7–1,5%).

Инструментальные

Прокаливаемость также имеет огромное значение для классификации инструментальных сталей. Легированные составы описываются высокой (критический диаметр – 80–100 мм) и повышенной (50–80 мм) прокаливаемостью, углеродистые сплавы с вольфрамом – низкой (10–25 мм).

3 Маркировка инструментальных сталей

Разные виды инструментальных сплавов имеют различную маркировку. Разобраться в ней совсем несложно. Углеродистые стали обозначаются литерой «У», после которой стоит какая-либо цифра (8, 7, 10), определяющая в десятых долях процента содержание в сплаве углерода. Если после цифры стоит литера «А», это означает, что перед нами высококачественная продукция (наиболее распространена в этом плане инструментальная сталь марки У10А).

Инструментальные

Маркировка быстрорежущих сплавов начинается с литеры «Р». Затем указывается содержание вольфрама в стали (он является основным легирующим компонентом быстрорежущих композиций) и содержание молибдена, ванадия, кобальта (цифра после букв «М», «Ф» и «К»). В маркировку не включается количество хрома, так как он присутствует в быстрорежущих сплавах в малых объемах (не более 4%).

Инструментальные

Цифры в инструментальных легированных сталях типа 9ХС, Х, 6ХГВ, 9Х дают представление о том, сколько в сплаве имеется углерода (при условии, что его не более 1%) в десятых долях процента. Цифры нет вовсе, когда количество углерода примерно составляет 1%. А легирующие добавки обозначаются соответствующей буквой и цифрой, которая показывает их содержание (здесь уже имеются в виду целые проценты) в стали.

4 Углеродистая инструментальная сталь – ГОСТ 1435

Согласно данному Государственному стандарту под такими сталями понимают составы с содержанием углерода от 0,65 до 1,35 процента. Они обычно проходят отжиг до начала производства режущих инструментов, что позволяет сформировать благоприятную структуру составов и добиться оптимального показателя твердости материала. Отжиг сфероидизирующего вида проводится для заэвтектоидных сплавов. Это дает возможность получить зернистую форму вторичного цементита. А конкретной величины зерна несложно добиться, изменяя скорость охлаждения.

Инструментальные

Финальным этапом термообработки является закалка инструментальной стали, после чего она подвергается отпуску, температура которого зависит от желаемой твердости инструмента. Так, для ударных изделий (молотки, зубила) температура отпуска равняется примерно 290 °С (в этом случае они имеют твердость от 56 до 58 HRC и необходимый показатель вязкости), для плашек, граверных приспособлений и напильников – не более 200 °С (от 150), что обеспечивает наибольшую твердость изделий на уровне 62–64 HRC.

Инструментальные

Закаленные стали могут иметь один из двух вариантов структуры:

  • карбиды и мартенсит;
  • просто мартенсит.

Отметим отдельно и то, что неполная закалка стали предусмотрена для заэвтектоидных сплавов, а полная – для доэвтектоидных.

5 Сталь инструментальная штамповая

Штампы могут быть холодно- и горячедеформированными. Для холоднодеформированных небольших (не более 25 мм) штампов обычно используют стали марок У11, У10 и У12, которые характеризуются достаточной вязкостью (ударной) и стойкостью против износа, требуемым уровнем сопротивления деформациям пластического характера и HRC от 57 до 59.

Инструментальные

Для инструмента с размерами выше 25 мм рекомендуется применять сталь Х9 или Х, реже – Х6ВФ. А вот для ударных изделий подходят сплавы 5ХНМ и 4ХС4. Они описываются очень высокой вязкостью, которая обеспечивается добавкой специальных легирующих компонентов, уменьшением содержания углерода и особым режимом термообработки.

Инструментальные

Стали, идущие на горячедеформированные штампы (4ХСМФ, 5ХНМ и др.), должны, кроме того, обладать устойчивостью к трещинообразованию (при неоднократном цикле нагрева и последующего их охлаждения), повышенным уровнем прокаливаемости и теплопроводности, а также стойкости против возникновения окалины.

Трубогиб ручной ТР и другие марки – рассматриваем типы этого приспособления Инструментальные

В этой статье мы рассмотрим различные механические трубогибы, которые можно использовать руками, применяя только мускульную.

Виды сварочных аппаратов – обзор популярных моделей Инструментальные

Статья подскажет вам, какое специальное оборудование имеет смысл приобрести, если вы планируете производить работы по.

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Инструментальные

Ленточнопильный станок (ленточные пилы)

  • Инструментальные

    Цветные металлы и сплавы

    Инструментальные

    Инструментальные

    Инструментальные

    Инструментальные

    Инструментальные

    Инструментальные

    Конструкционные стали и сплавы

  • Инструментальные

    Инструментальные

    Инструментальная сталь

    ИнструментальныеИнструментальные стали — это литые твердые сплавы с высокой твердостью, прочностью, режущими и другими свойствами, сохраняющимися при нагреве до высоких температур.

    Для обеспечения необходимых свойств применяют специальное легирование и термическую обработку. Так обеспечение теплостойкости достигается легированием стали вольфрамом, молибденом, ванадием, а легирование хромом и марганцем повышают ее прокаливаемость.

    Инструментальные стали классифицируются (ГОСТ 1435-74 и ГОСТ 5950-73) по основному потребительскому свойству на стали высокой твердости, стали повышенной вязкости и теплостойкие стали. Стали высокой твердости и повышенной вязкости используются как не теплостойкие.

    Основный отличия инструментальной стали следующие

    • Имеет высокое контактное напряжения и удельное давления в рабочей кромке, которые необходимы для деформирования (или резания) обрабатываемых материалов.
    • Обладает повышенными напряжениями (при изгибе и кручении) инструментах небольшого сечения или сложной формы, которые достигают наибольших значений на участках, отдаленных от рабочей поверхности.
    • Выносливая к тепловому воздействию, которое передается рабочей кромке инструмента.
    • Инструментальная сталь сохраняет заданные формы и точные размеры рабочей поверхности.

    Основными потребительскими требованиями к инструментальным сталям являются:

    • ИнструментальныеВысокая твердость. твердость металлорежущих инструментов для обработки черных металлов должна составлять 63-67 HRC; для обработки цветных металлов и дерева — 47-58 HRC.
    • Высокая прочность, обеспечивающей стойкость инструментов. Прочность инструментальной стали определяют при испытаниях на изгиб.
    • Износоустойчивость, которая зависит от состояния и качества (твердости и теплостойкости) инструментальной стали. а также от состояния сопряженной пары (инструмент-материал) и условий эксплуатации инструмента;
    • Красностойкостью (теплостойкостью, устойчивостью против отпуска), характеризующей способность инструментальнойстали сохранять высокую твердость, прочность и износоустойчивость при нагреве, возникающем во время работы; одно из важнейших свойств, обуславливающих качество инструментальных сталей. характеризуется максимальной температурой после четырехкратного нагрева, при которой сталь сохраняет твердость не ниже 60 HRC;
    • Прокаливаемость, влияющая на стойкость инструмента и определяющей его технологические свойства .

    По структурному признаку различают следующие инструментальные стали

    ИнструментальныеИнструментальные стали, содержащие С сверх эвтектоидной концентрации и имеющие после закалки твердую металлическую основу (мартенсит), в которой распределены еще более твердые включения (карбиды);

    Доэвтектоидные стали с повышенным содержанием С, получающие после закалки мартенситную структуру и высокую твердость;

    Аустенитные сплавы с пониженным содержанием С (0,1-0,4%), приобретающие высокую твердость вследствие карбидного и интерметаллидного упрочнения;

  • Инструментальные стали. устойчивые против коррозии и имеющие повышенное содержание С.
  • Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего и измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования, а также ряда деталей точных механизмов и приборов: пружин, подшипников качения, шестерен и т.д.

    Часто из таких инструментальной стали изготавливают только режущую часть инструмента, а крепежные части выполняют из конструкционных сталей.

    КУПИТЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНУЮ СТАЛЬ В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ

    Инструментальные Мы осуществляем продажу инструментальной стали. а так же других спецсталей и сплавов высокого качества и по выгодным ценам.

    Вам необходимо купить металлопрокат СПб, не выходя из дома? Мы поможем Вам в этом. Покупая металлопрокат у нас СПб, Вы сэкономить свое время и гарантированно получите товар.

    Обращайтесь в компанию «Северный Металлургический Резерв». Для этого следует оставить заявку на сайте или позвонить по телефону (812) 981-54-39. Ассортимент и цены узнавайте в наших менеджеров. Мы получаем прокат непосредственно от заводов-производителей, потому цена на металлопрокат почти идентична с заводской стоимостью. Наши специалисты дадут Вам нужные рекомендации по длине, наличии на складе, марках стали, цене и предоставят/ порекомендуют машину для перевозки.

    Характеристики и марки инструментальных сталей

    Износостойкие инструменты и детали, к прочности которых предъявляются повышенные требования, предполагают использование инструментальных сталей, имеющих ряд важных отличий от конструкционных сталей.

    Инструментальные

    Круглые заготовки инструментальной стали

    Сферы применения инструментальных сталей

    Инструментальная сталь представляет собой сплав, содержание углерода в котором составляет не менее 0,7%. Ее структура при этом может быть доэвтектоидной, ледебуритной или заэвтектоидной. Инструментальные стали с различной структурой отличаются наличием вторичных карбидов. В сплавах с доэвтектоидной структурой вторичных карбидов нет. Между тем, в каждой из таких структур карбиды в обязательном порядке присутствуют: они образуются при эвтектоидных модификациях либо являются результатом распада мартенсита.

    Инструментальные

    Схема-классификация инструментальных материалов

    В современной промышленности инструментальные стали нашли широкое применение. Их используют для производства:

    • рабочих деталей штампов, работающих по принципу холодного и горячего деформирования;
    • высокоточных изделий;
    • режущего инструмента;
    • измерительных приборов;
    • литейных прессформ, которые работают под давлением.

    В зависимости от области применения инструментальных сталей к ним предъявляются определенные требования. Однако существуют общие для всех марок критерии соответствия:

    • достаточный уровень вязкости (особенно актуальна эта характеристика для деталей, подвергающихся в ходе эксплуатации ударам);
    • высокая прочность;
    • износостойкость;
    • высокий уровень твердости.

    Варианты применения инструментальных сталей (на примере углеродистой)

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *