Инструментальные стали и сплавы

Инструментальные стали применяют для изготовления трех основных групп инструмента: режущего, измерительного и штампов. В связи с условиями работы инструмента к инструментальным сталям предъявляют определенные требования.

Сталь для режущего инструмента (резцы, сверла, метчики, фрезы, протяжки и др.) должна обладать высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала; износостойкостью; теплостойкостью.

2.1. Стали для режущих инструментов

Режущий инструмент изготовляют из углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей.

Сталь У9 применяют для ножовочных полотен и деревообрабатывающего инструмента (сверла, фрезы, ножи и др.). Стали У10, УП, У12 — для различного металлорежущего инструмента (сверла, метчики, развертки, фрезы, плашки и др.), напильников. Сталь У13 — для бритвенных ножей, лезвий острого хирургического инструмента, напильников.

По сравнению с углеродистыми легированные стали 9ХФ, 1ХФ, 13Х имеют следующие преимущества: применение для инструмента большего сечения; большую пластичность в отожженном состоянии; меньшая деформация инструмента; более высокую прочность; более высокие режущие свойства; более постоянные и однородные свойства в разновременно обрабатываемых партиях инструмента.

Назначение этих сталей следующее: 9ХФ — для круглых и ленточных пил, для ножей при холодной резке металла; 11ХФ — для метчиков и другого режущего инструмента диаметром до 30 мм, закаливаемого с охлаждением в горячих средах; 13Х — для бритвенных ножей и лезвий, острого хирургического инструмента, шаберов, гравировального инструмента.

Основной легирующий элемент в сталях X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ — хром. Сталь X легирована только хромом. Повышенное содержание хрома значительно увеличивает прокаливаемость. Применяют сталь X для токарных, строгальных и долбежных резцов в лекальных и ремонтных мастерских. Сталь 9ХС кроме хрома легирована кремнием. По сравнению со сталью X она имеет повышенную теплостойкость -до 250—260° С (сталь X до 200—210° С); лучшие режущие свойства. Из стали 9ХС изготовляют сверла, развертки, фрезы, метчики, плашки.

Сталь ХВГ легирована хромом, вольфрамом и марганцем. Сталь 9ХС является малодеформирующейся сталью. Сталь ХВГ применяют для крупных и длинных протяжек, длинных метчиков, длинных разверток и т. п.

Сталь ХВСГ — сложнолегированная сталь и по сравнению с 9ХС и ХВГ лучше закаливается и прокаливается. Она меньше чувствительна к перегреву. Теплостойкость ее такая же, как у стали 9ХС. Сталь ХВСГ применяют для круглых плашек, разверток, крупных протяжек и другого режущего инструмента,

2.2. Стали для измерительных инструментов

Для изготовления измерительных инструментов применяют стали X, ХВГ.

2.3. Штамповые стали

Штамповые стали делят на стали для инструментов холодного и горячего деформирования.

Стали для инструментов холодного деформирования. Штампы небольших размеров (диаметром 25—30 мм), простой формы, работающие в легких условиях, изготовляют из углеродистых сталей У10, У11, У12. Штампы диаметром 75—100 мм более сложной формы и для более тяжелых условий работы изготовляют из сталей повышенной прокаливаемости X, ХВГ.

Для изготовления инструмента, который должен иметь высокую твердость и повышенную износостойкость, а также малую деформируемость, применяют стали с высокой износостойкостью, например сталь Х12Ф1 (1,25— 1,45%С; 11—12,5% Сг; 0,7—0,9% V).

Для сталей молотовых штампов: 5ХНМ и 5ХГМ.

Стали ЗХ2В8Ф, 5ХЗВЗМФС и другие применяют для вытяжных и высадочных штампов, а также пресс-форм для литья под давлением. К этим сталям предъявляют повышенные требования по теплостой­кости.

2.4. Инструментальные спеченные твердые сплавы

Эти сплавы состоят в основном из карбида вольфрама WC. Твердость карбида вольфрама очень высокая, но в то же время он очень хрупкий. Вольфрамокобальтовые твердые сплавы усовершенствованы введением в них карбида титана TiC и карбида тантала ТаС.

Таблица 6. Применение углеродистых инструментальных сталей