Инструментальные стали

Рис. 1 Типовой прокат

Структура материала

В категорию углеродистых инструментальных сталей входят материалы с тремя типами структур.

Тип структуры	Изображение
Доэвтектоидная
Ледебуритная
Заэвтектоидная

Продукция изготавливается по ГОСТ 1435-74 и ГОСТ 5950-63. Стандарты регламентируют параметры маркировки, эксплуатационные свойства и химический состав сплавов.

Рис. 2 Классификация инструментальных материалов

Отличительные особенности продукции

Инструментальные стали обладают множеством свойств.

• Высокие прочностные характеристики. Устойчивость к ударному и вибрационному воздействию.
• Износостойкость. Длительный срок службы изготавливаемой продукции.
• Значительная твердость. Сохранение геометрии изделий на протяжении всего периода эксплуатации.
• Хорошая обрабатываемость. Возможность изготовления широкого спектра продуктов на основе инструментальных сплавов.
• Устойчивость к нагреву. Беспроблемная эксплуатация в сложных температурных режимах.
• Хорошая шлифуемость.
• Минимальная склонность к привариванию и прилипанию под действием высоких температур.
• Восприимчивость к процессам термической обработки, в частности прокаливанию.
• Высокие показатели пластичности в прогретом состоянии.
• Противостояние обезуглероживанию.
• Стойкость к структурной деформации и образованию трещин.

Отдельные марки инструментальной стали ориентированы на работу в условиях холодной деформации. Продукция из данного проката обладает гладкой поверхностью, имеет высокую упругость и предел текучести.

Свойства инструментальных сталей, предназначенных для работы в условиях горячей деформации: быстрый отвод тепла, устойчивость к отпуску и возможность сохранения структуры при нестабильном температурном режиме.

Рис. 3 Металлорежущий инструмент на основе инструментальной стали

Разновидности инструментальных сталей

Инструментальные стали по ГОСТ делятся на 5 групп.

Вязкие и теплостойкие

Легированные инструментальные стали с низким и средним содержанием углерода. Продукция легирована молибденом, вольфрамом и хромом.

Нетеплостойкие, высокотвердые и вязкие

Материалы с малым содержанием углерода и легирующих элементов. Показатели прокаливаемости находятся на низком уровне.

Высокотвердые, теплостойкие и износостойкие

Легированные инструментальные стали быстрорежущего типа. Материал содержит свыше 3% углерода, характеризуется ледебуритной структурой.

Износостойкие, высокотвердые и средней теплостойкости

Сплавы, легированные хромовыми присадками. Процентное содержание углерода составляет от 2 до 3%, хрома – до 12%.

Высокотвердые и нетеплостойкие

Нелегированные инструментальные стали. Обеспечить высокую твердость материала позволяет добавление значительного количества углерода.

Рис. 4 Классификация инструментальных сталей

Дополнительные элементы в составе инструментальных сталей

Стандарт накладывает жесткие ограничения на количество дополнительных элементов в составе материала. Превышение пороговых значений недопустимо. В таком случае сталь не будет являться инструментальной, не сможет получить марку.

Таблица 1 Дополнительные элементы в составе стали

Параметры твердости

Важным показателем для инструментальных сталей является твердость. Она определяет эксплуатационные качества продукта, получаемого на основе материала. Сплавы с высокой твердостью нежелательно задействовать при изготовлении ударного инструмента – это приведет к появлению трещин и быстрому износу изделия.

Прямое влияние на уровень твердости оказывает углерод. Процент его содержания определяет, к какой из групп относится сплав.

• От 0,4 до 0,7 %. Материал с умеренной твердостью и высоким уровнем вязкости.
• От 0,7 до 1,5%. Сталь с повышенной твердостью и износостойкостью.

В действующем стандарте присутствует таблица, отображающая уровень твердости стали в соответствии с маркой.

Таблица 2 Дополнительные элементы в составе стали

Прокаливаемость материала

Сортамент предполагает наличие сталей 3 групп прокаливаемости.

• повышенная;
• высокая;
• низкая.

Для каждой категории предусмотрен собственный диаметр прокаливания: в первом случае – от 80 до 100 мм, во втором – от 50 до 80 мм, в третьем – от 10 до 25 мм.

Зернистость стали

Зернистость стали определяется в баллах. Параметр оказывает прямое влияние на ударную вязкость, предел усталости и прочие характеристики продукта. С учетом зернистости определяются режимы термической обработки заготовок.

Балл зерна	Структура при 500-кратном увеличении
Балл 1
Балл 2
Балл 3
Балл 4
Балл 5
Балл 6
Балл 7
Балл 8
Балл 9
Балл 10

Наименьший размер зерен составляет 1,0 мкм.

Маркировка стали

В маркировке инструментальной стали участвуют цифровые и буквенные обозначения. Присутствие в начале буквы «У» информирует о высоком содержании углерода. Такие сплавы относятся к углеродистым, имеют маркировку У7, У8, У8Г и т.д. Идущие следом цифры отображают содержание углерода в сотых долях процента.

Таблица 3 Химсостав согласно марке

Буквы, присутствующие после обозначения, информируют о наличии дополнительных элементов. Например, сталь У8Г отличается повышенным содержанием марганца.

Некоторые марки инструментальных сталей имеют обозначение формата 9ХС или 9Х. Цифра соответствует процентному содержанию углерода, буквы – используемым легирующим элементам. В случае с 9ХС это хром и кремний.

Термообработка материала

Продукция из инструментальной стали подвергается закалке и отпуску. Процедуры позволяют получить требуемый размер зерна, придать изделиям необходимые свойства. Действия выполняются в соответствии с технологической картой. Документ разрабатывается отдельно для каждого типа заготовок, содержит подробную инструкцию по выполнению работ.

Рис. 5 Термическая обработка инструментальной стали

Термообработка материала

Для механической обработки инструментальной стали подойдет металлорежущий инструмент из сплава ВК8. Он обеспечит быструю подготовку отверстий и линейных пропилов, позволит избавиться от дефектов литья.

Продукция из инструментальной стали

Каждая марка стали предназначена для изготовления определенных инструментов. Ниже представлены сплавы, получившие наибольшее распространение в промышленности.

• У8А. На базе материала производится продукция, не подвергающаяся нагреву: стамески, полотна ножовок, топоры и сверла по дереву. Возможен выпуск кусачек и щипцов.
• 9ХС. Оптимальный материал для производства сверл, метчиков и цилиндрических разверток. Сплав прекрасно переносит высокие температуры, сохраняет структурную целостность при интенсивной эксплуатации инструмента. При избыточном нагреве происходит утрата твердости, поэтому в отдельных случаях используются охлаждающие жидкости.
• 4Х5МФС. Металлопрокат, востребованный при изготовлении ручного режущего инструмента. Также на его основе выпускаются пресс-формы, вставки и штампы.
• Х12МФ. Сплав для производства столовых и охотничьих ножей. Возможно изготовление подшипников, а также компонентов для калибровки штампов.

В отдельных случаях используется сталь ХВГ. Она является универсальным решением для производства режущего и измерительного инструмента.

Приобрести качественную продукцию на основе инструментальной стали предлагает магазин «РИНКОМ». Мы реализуем сертифицированные изделия отечественного и зарубежного производства. В продаже сверла, метчики, плашки, фрезы, развертки и многое другое. Для ознакомления с полным перечнем инструмента воспользуйтесь каталогом или свяжитесь с консультантами магазина по телефону.