Инструментальные стали и твердые сплавы

№ вар.	Материал	Шкала	Тип индентора	Твердость
	Ст3	В	Стальной шарик
		С	Алмазный конус
		С	Алмазный конус
	09Г2С	С	Алмазный конус
	17ГС	С	Алмазный конус
		В	Стальной шарик
	Ст0	В	Стальной шарик
	А10	В	Стальной шарик
	А12	В	Стальной шарик
	10Г2С1	А	Алмазный конус
	14Г2	С	Алмазный конус
	40ХН2МА	А	Алмазный конус
	Ст6	С	Алмазный конус
		С	Алмазный конус
	10Г2СД	С	Алмазный конус
	15ХСНД	А	Алмазный конус
	14ХГС	А	Алмазный конус
	09Г2С	А	Алмазный конус
	17ГС	С	Алмазный конус
		С	Алмазный конус
	10Г2СД	А	Алмазный конус
	10ХСНД	А	Алмазный конус
	15ГС	С	Алмазный конус
	14ХГС	А	Алмазный конус
	17Г1С	А	Алмазный конус

 

Литература

 

1. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия. 1983. – 352 с.

2. Технология металлов и материаловедение. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. М.: Металлургия, 1987. – 800 с.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение.: Машиностроение. 1990. – 528 с.

 

Инструментальные стали и твердые сплавы

 

Инструментальными называют углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью (60-65 HRC), прочностью и износостойкостью и применяемые для изготовления различного инструмента.
Для инструмента, требующего повышенной вязкости, например для штампов горячего деформирования, применяют доэвтектоидные стали, которые после закалки на мартенсит подвергают отпуску при более высокой температуре для получения структуры троостита или даже сорбита. Износостойкость и твердость этих сталей ниже чем эвтектоидных.
Одной из главных характеристик инструментальных сталей является теплостойкость (или красностойкость), т.е. способность сохранять высокую твердость при нагреве (устойчивость против отпуска при нагреве инструмента в процессе работы).
Все инструментальные стали подразделяются на три группы:

· не обладающие теплостойкостью (углеродистые и легированные стали, содержащие до 3-4% легирующих элементов)

· полутеплостойкие до 400 - 500⁰С (содержащие свыше 0,6-0,7 % С и 4 - 18 % Cr)

· теплостойкие до 550-650⁰С (высоколегированные стали, содержащие Cr, W, V, Mo, Co, ледебуритного класса), получившие название быстрорежущих.

 

Другой важной характеристикой инструментальных сталей является прокаливаемость. Высоколегированные теплостойкие и полутеплостойкие стали обладают высокой прокаливаемостью.
Инструментальные стали, не обладающие теплостойкостью, делят на стали небольшой прокаливаемости (углеродистые) и повышенной прокаливаемости (легированные).
Маркировка инструментальных сталей. Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой "У" (углеродистая); следующая за ней цифра (У7, У8, У10 и т.д.) показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква "А" в конце (У10А) указывает, что сталь высококачественная.
Легированные инструментальные стали Х, 9Х, 9ХС, 6ХВГ и т.д. маркируют цифрой, показывающее среднее содержание углерода в десятых долях процента, если его содержание < 1 %. Если содержание углерода»1%, то цифра чаще отсутствует.
Буквы обозначают легирующие элементы, а следующие за ним цифры - содержание (в целых процентах) соответствующего легирующего элемента
Быстрорежущие стали маркируются буквой "Р". Следующая за ней цифра указывает среднее содержание главного легирующего элемента быстрорежущей стали - вольфрама в (в %). Среднее содержание молибдена (в %) в стали обозначают цифрой, поставленной за буквой "М", кобальта - цифрой за буквой "К", ванадия - цифрой после буквы "Ф" и. т. д. Среднее содержание хрома в большинстве быстрорежущих сталей составляет 4 % и поэтому в обозначении марки стали не указывается.

Стали для режущего инструмента Стали для режущего инструмента после закалки и низкого отпуска должны иметь высокую твердость в режущей кромке (HRC62-68), значительно превышающую твердость обрабатываемого материала; высокую износостойкость, необходимую для сохранения размеров и формы режущей кромки при резании; достаточную прочность при некоторой вязкости для предупреждения поломки инструмента в процессе работы и теплостойкости, когда резание выполняется повышенной скоростью. Углеродистые стали небольшой прокаливаемости, не обладающие теплостойкостью. Углеродистые инструментальные стали У8 (У8А), У10(У10А), У11 (У11А), У12 (У12А) и У13 (У13А) вследствие мало устойчивости переохлажденного аустенита имеют небольшую прокаливаемость, и поэтому эти стали применяют для инструментов небольших размеров. Для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, сверла, спиральные пилы, шаберы, ножовки ручные, напильники, бритвы, острый хирургический инструмент) обычно применяют заэвтектоидные стали (У10, У11, У12 и У13), у которых после термической обработки структура - мартенсит и карбиды. Деревообрабатывающий инструмент, зубила, кернеры, бородки, отвертки топоры изготовляют из сталей У7 и У8, имеющих после термообработки трооститную структуру.

Сталь углеродистая инструментальная качественная

Марка стали	Химический состав, %	Твердость НВ	Примерное назначение
C	Mn	Si	S	P
не более	не более
У12	1,15-1,24	0,20-0,40	0,15-0,35	0,030	0,035		Режущий, мерительный и хирургический инструмент

 

Углеродистые стали в исходном (отожженном) состоянии имеют структуру зернистого перлита, низкую твердость и хорошо обрабатываются резанием.

Сталь углеродистая инструментальная качественная

Сталь	Температура, 0С	Твердость, НRC
Закалка	Отпуск
У12	760-780 в в., в р/р солей	150-170 -	62-63 -

 

Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента только для резания материалов с малой скоростью, так как их высокая твердость сильно снижается при нагреве выше 190-2000С

 

У12

-Высококачественная

-Заэвтектойдная

-1,2% углерода

-Режущий, мерительный и хирургический инструмент

 

Общие сведения о ступенчатой закалке:

При ступенчатой закалке изделие охлаждают в закалочной среде, температура которой выше, чем мартенситная точка данной стали. Охлаждение и выдержка в этой среде обеспечивают передачу температуры закалочной ванны во все точки сечения закаливаемого изделия. После этого следует окончательное медленное охлаждение. Именно во время этого охлаждения и происходит закалка - аустенит превращается в мартенсит.