Стали для режущего инструмента.

Углеродистые инструментальные стали.

Маркируются У7, У7А…У13, У13А. Буква означает «углеродистая», цифра–содержание углерода у десятых долях процента.

Углеродистые инструментальные стали обладают высокой твердостью, прочностью, хорошо шлифуются при изготовлении инструмента, дешевы и недефицитны.

Сталь У7, У8 применяется для изготовления ножниц, инструмента по дереву (пилы, инструмент для обработки дерева) и инструмента ударного действия, где требуется повышенная ударная вязкость – пуансоны, керны, зубила, кузнечные штампы и т.д.

Сталь У9–У13 обладает более высокой твердостью и износостойкостью. Изготавливают сверла, метчики, развертки, фрезы для обработки мягких материалов и т.д. Из У13 с самой высокой твердостью и износостойкостью – также напильники и граверный инструмент.

Для выравнивания структуры перед термообработкой стали подвергают сфероидизирующему отжигу (дробление сетки цементита). Затем – закалка и последующий отпуск. Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых свойств. Для ударного инструмента (керны, зубила) требуется повышенная вязкость. Следовательно, применяют средний отпуск. Для напильников, метчиков – низкотемпературный отпуск при 150-200 ⁰С.

Недостатки – небольшая прокаливаемость до 5-10 мм, низкая теплостойкость. Эти инструменты применяются при низких скоростях резания.

После термообработки углеродистые инструментальные стали имеют такие свойства:

У9: , =10%.

У12: Твердость после нагартовки или закалки и низкого отпуска 62-63 HRC.

Легированные инструментальные стали.

Обычно содержание углерода 0,9–1,4%, содержание легирующих элементов (Cr, W, Mn, Si, V и т.д.) не превышает 5%.

Легирующие элементы, увеличивая устойчивость аустенита, понижают скорость закалки и увеличивают прокаливаемость (при небольшом сечении – насквозь). Инструменты закаливают в масле для избежания коробления и образования закалочных трещин.

Термическая обработка – закалка в масло и соответствующий отпуск в зависимости от нужной твердости и вязкости.

Стали небольшой прокаливаемости – Х05, 7ХФ, 8ХФ. Повышенную прокаливаемость – стали 9ХС (до 40 мм) и ХВСГ (до 100 мм). Стали с добавлением марганца ХВГ, ХВСГ, который способствует увеличению остаточного аустенита, уменьшающего деформацию при закалке. Эти стали часто применяют для изготовления инструмента, имеющего большую длину при небольшом диаметре. Легирование хромом увеличивает прокаливаемость и твердость после закалки.

Теплостойкость таких сталей не превышает 300 ⁰С. Их используют для обработки с небольшими скоростями резания.

«Алмазная» сталь ХВ5 (5% W) благодаря присутствию вольфрама после термообработки с избыточным выделением мелкодисперсных карбидов имеет твердость HRC 65-67. Из этой стали изготавливают инструмент, сохраняющий длительное время острые кромки и высокую размерную точность (развертки, фасонные резцы, граверный инструмент и т.д.).

После термообработки легированные инструментальные стали имеют такие свойства:

9ХС – после отжига: , , =39% , ψ=54%, КСU = 39 Дж/см².

9Х1: Ошибка! Ошибка связи.7ХФ: Твердость после отжига НВ 10^-1= 229 МПа.

ХВГС: Ошибка! Ошибка связи.