Углеродистые инструментальные стали

В группу углеродистых сталей входят стали с содержанием углерода ot 0,6 до 1,4 %; химический состав этих сталей приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Химический состав высококачественной инструментальной стали

(по ГОСТ 1435-74)

Маркировка углеродистых инструментальных сталей расшифровывается так: «У» означает «углеродистая»; цифры, следующие за буквой «У», ука­зывают на содержание в стали углерода в десятых долях процента; буква «А» означает «высококачественная».

Основным химическим элементом, определяющим твердость и физико-механические свойства углеродистой инструментальной стали, является углерод. С увеличением содержания углерода увеличивается твердость стали после закалки и отпуска (HRC 60-64) и уменьшается ее ударная вязкость. Закалка ведется при температурах 760-830°С, отпуск - при 160-180°С.

Основным преимуществом углеродистых сталей по сравнению с другими инструментальными материалами является их низкая твердость (НВ 165-180) в отожженном состоянии, что обеспечивает их хорошую обрабатываемость резанием и давлением. Это значительно облегчает изготовление инструментов, в частности, способом накатки. Кроме того, из-за низкой прокаливаемости инструменты из углеродистых сталей диаметром более 12-15 мм сохраняют вязкую сердцевину, что уменьшает опасность их поломки в работе.

Отсутствие в этих сталях легирующих элементов определяет их хорошую шлифуемость и невысокую стоимость. Существенными недостатками углеродистых инструментальных сталей являются:

а) плохая закаливаемость, требующая применения при закалке резких охладителей, что усиливает деформацию и опасность образования закалочных трещин;

б) повышенная чувствительность к перегреву, что усиливает хрупкость, число поломок и выкрашиваний инструментов в работе;

в) присутствие в структуре цементной сетки, усиливающей хрупкость и опасность выкрашивания режущей кромки;

г) низкая теплостойкость - инструмент, изготовленный из углеродистых сталей, теряет приобретённую при закалке твёрдость в результате структурных изменений.

Углеродистые инструментальные стали применяются в основном для изготовления инструментов малых габаритов для работы по дереву и мягким металлам с малой скоростью резания, преимущественно для индивидуального и мелкосерийного производства. Ручные деревообрабатывающие инструменты, такие как стаместки, рубанки, топоры изготавливают из сталей У7-У9. Из стали У13А - шаберы для обработки направляющих станин станков и другие инструменты, не подвергающиеся во время работы ударам, но обладающие большой твердостью; машинные инструменты (метчики, развертки и т.п.) изготовляют из сталей У11А и У12А; из стали У12А изготовляют ручные развертки, метчики и плашки.