Инструментальные стали

Инструментальные стали имеют высокие твердость, прочность, износостойкость и предназначены для изготовления режущего, мерительного, холодноштамповочного и горячештамповочного инструмента. Это, как правило, высокоуглеродистые стали, содержащие свыше 0,70% С (исключение составляют стали для горячештамповочного инструмента, которые относятся к среднеуглеродистым сталям). К ним относятся качественные и высококачественные стали, углеродистые, легированные и быстрорежущие. Они имеют соответствующую маркировку.

Углеродистые инструментальные стали, согласно ГОСТ 1435-99, делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента (У7, У8, У10), и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У12А) или дополнительной буквой Г, указывающей на увеличенное содержание марганца (например, У8ГА).

Легированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-2000) обозначаются по тем же правилам, что и конструкционные легированные стали: процентное содержание углерода также указывается в начале маркировки, но не в сотых долях процента, а в десятых, например, 9ХС, 5ХВГ, 3Х8В2 и т.д. Если содержание углерода 1,0% и выше, то цифра чаще всего отсутствует: ХВГ, Х, Х6ВФ и др. Буквы означают легирующие элементы (см. выше), а следующие за ним цифры – содержание в целых процентах соответствующего легирующего элемента. Так, сталь 4Х2В5МФ содержит 0,3-0,4% C, 2,2-3,0% Cr, 4,5-5,5% W, 0,6-0,9% Mo, 0,6-0,9% V, а сталь ХВГ имеет в составе 0,9-1,05% C, 0,9-1,2% Cr, 1,2-1,6% W, 0,8-1,1% Mn.

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73) маркируют буквой Р (Р18, Р6М5, Р9М4К8). Следующая за ней цифра указывает содержание основного легирующего элемента (вольфрама) в целых процентах. Не указываются в обозначении марки стали содержание углерода (оно находится в пределах 0,75-1,15% и пропорционально содержанию ванадия), а также хрома (в пределах 3,8-4,2%), и ванадия (если его меньше 2,5%). Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2,5%, то буква Ф и цифра указываются, например Р14Ф4, Р9Ф5. В соответствии с вышесказанным сталь Р6М5 имеет состав 0,82-0,9% С, 3,8-4,4% Cr, 4,8-5,3% Mo, 1,7-2,1% V, 5,5-6,5% W, а сталь состава 0,95-1,05% С, 3,8-4,3% Cr, 4,8-5,3% Mo, 2,3-2,7% V, 0,05-0,1% N, 5,7-6,7% W маркируется Р6АМ5Ф3.

Для режущего инструмента применяют углеродистые стали У8, У10, У8А, У12 (ГОСТ 1435-99), легированные 9ХС, ХВГ, Х (ГОСТ 5950-2000), а также быстрорежущие высоколегированные стали марок Р18, Р12, Р6М3, Р6М5, Р10К5 (ГОСТ 19265-73). Отличительная особенность инструментальных сталей для режущего инструмента – высокое содержание углерода (от 0,70 до 1,5%), что позволяет получать после закалки и отпуска высокую твёрдость HRC 60-65.

Для изготовления холодноштамповочного инструмента часто используют стали для режущего инструмента углеродистые и легированные (ГОСТ 5950-2000). Это объясняется тем, что условия работы вырубных штампов и режущего инструмента очень близки. Лучше стали для холодноштамповочного инструмента – Х12Ф1, Х12М, Х6ВФ и т.п.

Стали для штампов, деформирующих металл в горячем состоянии, должны иметь высокие механические свойства (прочность, вязкость) при повышенных температурах и обладать разгаростойкостью, т.е. выдерживать многократные нагревы и охлаждения (термоциклы) без образования трещин. Это, как правило, низко- и среднелегированные стали, содержащие углерод от 0,35 до 0,60%, такие как 5ХНМ, 5ХНМА, 4Х5В2ФС, 3Х2В8Ф и др.

Стали для измерительного инструмента должны обладать высокой твёрдостью, износостойкостью и сохранять постоянство размеров. Для этой цели обычно применяют высокоуглеродистые низколегированные стали марок Х, 9ХС, ХВГ и др. Кроме того, для плоского инструмента (линейки, скобы, шаблоны и др.) часто используют низкоуглеродистые конструкционные стали 15, 15Х, 20Х и др., подвергаемые поверхностному насыщению углеродом с последующей закалкой (см. приложение 1).