Углеродистые и легированные инструментальные стали

Для режущих инструментов используют нетеплостойкие углеродистые и легированные стали и теплостойкие быстрорежущие стали.

Из нетеплостойких углеродистых сталей изготовляют деревообрабатывающий инструмент, ножовочные полотна, напильники, зубила, метчики, плашки и другой слесарный инструмент, который при использовании разогревается не выше 100-150°С.

Стали марок У7, У8, У9 применяют для изготовления инструмента, испытывающего при работе ударные нагрузки и требующего повышенной вязкости (зубила, клейма по металлу, деревообрабатывающий инструмент). Стали марок У10, У11, У12, У13 используют для инструмента, который при работе не испытывает толчков, ударов и должен обладать высокой твердостью (напильники, хирургический инструмент и др.).

Углеродистые инструментальные стали хорошо обрабатываются резанием и подвергаются пластической деформации, имеют относительно низкую температуру закалки (выше А₁ на +20...30°С), что уменьшает опасность получения обезуглероженного слоя на поверхности инструмента. Основной недостаток углеродистых сталей – необходимость использования воды при закалке, что увеличивает деформации и вероятность получения трещин. Для углеродистых сталей необходимо строгое соблюдение температур нагрева под закалку для предотвращения роста зерна, к чему особенно чувствительны эвтектоидные стали.

Твердость инструментов, которые работают без ударных нагрузок, составляет 60...63 HRC, что достигается низким отпуском (160-180°С) после закалки. Инструменты, от которых требуется повышенная вязкость, отпускают при более высокой температуре (250…300°С) на твердость 52…57 НRС.

Стали с повышенным количеством легирующих элементов (Х, ХВГ, 11ХФ) при закалке охлаждаются в масле, имеют большое количество остаточного аустенита и меньше деформируются, что важно для инструментов, имеющих сложную конфигурацию. Кремний в инструментальных сталях повышает прокаливаемость и стойкость против отпуска. Стали с кремнием (9ХС) содержат мало остаточного аустенита и менее чувствительны к перегреву. Но стали с кремнием более чувствительны к появлению обезуглероженного слоя на поверхности инструмента при термической обработке, плохо обрабатываются резанием и деформируются из-за упрочнения феррита кремнием.

Вольфрамовые стали В2Ф и ХВ4 после закалки в водных растворах имеют высокую твердость до 65 НRC и применяются для пил по металлу и граверных инструментов.

Теплостойкость углеродистых инструментальных сталей не превышает 200^оС, а легированные стали сохраняют свою твердость при нагреве до 300…350^оС. Допустимые скорости резания для этих сталей составляют 10…15 м/мин.