Характеристика инструментальных сталей

Термическая обработка.

Стали для горячего деформирования.

Стали для холодного деформирования.

Штамповые стали.

Быстрорежущие стали.

Особенности термической обработки.

Стали общего назначения. 2.17.1

Инструментальные стали – это большая группа сталей, которые обладают высокой твердостью, прочностью и износостойкостью, необходимыми для обработки материалов резанием или давлением. Многие инструментальные стали, кроме того, являются тепло­стойкими, т. е. сохраняют указанные свойства при нагреве, который возникает в режущей кромке инструментов, например при реза­нии с повышенной скоростью или при деформировании в горячем состоянии..

Инструментальные стали вследствие их высокой износостойкости и прочности широко используют в технике также для других изделий: подшипников качения, измерительных инструмен­тов, пружин некоторых типов, деталей топливной аппаратуры, а так же для деталей станков и машин, где требуется высокая прочность и износостойкость при невысоком уровне вязкости.

По структурной классификации они могут быть доэвтектоидными, эаэвтектоидными и ледебуритными. Они имеют после закалки твердую металлическую основу (мартенсит) и распределенные в ней еще более твердые карбиды. Эти стали чаще всего используются после низкого отпуска, позволяющего сохранить мартенситную структуру (с дисперсными карбидами, выделившимися из мартенсита)и имеют высокую твердость: 58 – 65 HRC..

Меньшую группу составляют доэвтектоидные инструменталь­ные стали, приобретающие после закалки мартенситную структуру без избыточных карбидов. Стали этой группы чаще всего отпускают так, чтобы получить более низкую твер­дость (40 – 55 HRC), но бóльшую вязкость. Они применяются для изготовления штампового инструмента, где высокая вязкость имеет важное значение.

В зависимости от условий эксплуатации и требуемых свойств, согласно классификации Ю. А. Геллера [16], различают следующие группы инструментальных сталей:

Группа 1. Стали для режущих инструментов. Для этой цели используют преимущественно быстрорежущие стали, то есть теплостойкие стали высокой твердости с карбидным упрочнением. Они пригодны для инструментов, выполняющих резание с большой скоростью, когда рабочая кромка нагревается до высоких температур.

Заэвтектоидные и доэвтектоидные стали высокой твердости, не обладающие теплостойкостью, используют для режущего инструмента, работающего с небольшими скоростями или при резании сравнительно мягких материалов (в условиях, не вызывающих значитель­ного нагрева режущей кромки).

Стали для специальных условий эксплуатации (хирургический инструмент, столовые ножи, бритвы и другие инструменты, работающие в слабых кислотных растворах).

Группа 2. Штамповые стали для холодного деформации. Для этой цели используют главным образом стали высокой твердости. для некоторых инструментов, работающих со значительными динамическими нагрузками, применяют стали высокой твердости и вязкости одновременно.

Группа 3. Штамповые стали для горячего деформирования.

Для этого назначения используют теплостойкие стали повышенной вязкости, которые обеспечивают не только высокие прочность и сопротивление деформации штампа при нагреве, но и необходимое сопротивление динамическим нагрузкам и высокую разгаростойкость. Для многих штампов, поверхность которых не претерпевает высокий нагрев (молотовые штампы), используют полутеплостойкие стали, имеющие высокую вязкость и большую прокаливаемость одновременно.

Группа 4. Стали для инструментов и деталей повышенной точности. Для этого назначения используют стали высокой твердости и износостойкости. Их теплостойкость определяется режимами работы. Эти стали должны иметь дополнительные свойства, главное из которых – способ­ность создавать при резании очень чистую поверхность обрабатываемого изделия и сохра­нять неизменными размеры и форму инструмента в течение дли­тельного срока эксплуатации. Эти свойства обеспечиваются спе­циальной и сложной термической обработкой. Для ряда назна­чений стали должны быть стойкими против коррозии.

Эта классификация не имеет строгих границ, то есть, из режущих сталей можно изготавливать штамповый инструмент, если это целесообразно, и наоборот.

Следует отметить, что универсальной стали, которая удовлетворила бы всем требованиям разнообразного инструмента, не существует. Да и не имеет смысла создавать такую сталь, так как она будет очень дорогой, и большая часть уникальных свойств в каждом конкретном случае работы использоваться не будет. Поэтому разработано достаточно большая номенклатура сталей, которые предназначены для определенных условий работы.

По условиям работы (применению) их можно разделить на три основные группы: стали для режущего инструмента (режущие стали); стали для штампового инструмента (штамповые стали) и стали для мерительного инструмента. Причём, штамповые стали делят на две подгруппы, различающиеся по температурным условиям работы: стали для холодного деформирования и стали для горячего деформирования.