Характеристики и марки инструментальных сталей. Где применяются инструментальные стали?

Конкретное обозначение шлифовальных инструментов зависит от того, насколько они легированы. Углеродистая сталь начинается с буквы «U». Затем следуют одна или две цифры, обозначающие десятые доли процента углерода. Металл высшего сорта обозначается буквой «А» в конце.

Инструментальные стали: свойства, характеристики, применение

Инструментальные стали используются в производстве и медицине для изготовления точных, высокопрочных инструментов с твердой режущей кромкой и высокой стойкостью к истиранию. Это самые сложные по составу и конструкции сплавы.

Существует множество марок инструментальной стали. Они классифицируются в зависимости от процентного содержания углерода и легирующих добавок. В нашем материале вы узнаете, где используются эти сплавы, как они называются и какими свойствами обладают.

Назначение инструментальных сталей

Что такое инструментальная сталь? Это металл, который содержит 0,7% или более углерода. Инструментальные стали отличаются содержанием вторичных карбидов и делятся на доэвтектоидные, лейкозакаленные и суперэвтектоидные. В доэвтектическом сплаве нет вторичного карбида. В других структурах карбиды присутствуют в эвтектоидных разновидностях и образуются в результате замещения мартенсита.

В современном производстве инструментальные стали в основном используются для изготовления следующих изделий:

  • штамповочные детали, которые изготавливают горячим или холодным деформированием;
  • высокоточные изделия;
  • металлорежущие инструменты;
  • устройства для измерения;
  • формы, для литья под давлением.

Изделия для работы под давлением 1 400-1 600 МПа. Износостойкие цилиндры профилировочных станков, эталонные шестерни, резьбонакатные плашки, ковочный инструмент, сложный штамповочный инструмент, штамповочный инструмент и инструмент пуансонного пресса, инструмент холодного удара и инструмент под давлением. Эта марка стали не используется для сварных стальных конструкций.

Компоненты с высокой износостойкостью и усталостной прочностью, находящиеся под напряжением в зоне контакта. К ним относятся дрели, сверла, метчики, токарные станки, гребенки, фрезерные инструменты, механические уплотнения и инструменты для холодной штамповки. Эта сталь не используется для сварных швов.

  Алюкобонд – алюминиевые композитные панели как материал для фасада. Алюкобонд что это такое?

Малые штампы для молотов, большие вставки для молотов или прессов для горячей штамповки мягкой стали и цветных сплавов в крупносерийном производстве, формы для литья различных сплавов в штампы.

Держатели инструмента для горячей штамповки на кривошипных прессах с интенсивным охлаждением во время работы (в основном для мелкого инструмента), держатели инструмента для горячей штамповки медных сплавов, ножи для горячей штамповки металла.

R6M5, R6M5K5, R6M5F3, R6M5K8, R18, R7M2F6, R12MF5, R9M4K8, R10M4K14, R12M3K5F2, R12M3K8F2, R12M3K10F2, R12M3K10F2

Сверла, метчики, диски, шнеки и фрезы, инструменты для зенкерования и растачивания, молотки.

Общие характеристики инструментальной стали

Существуют общие критерии для всех марок стали. Однако отдельные инструментальные стали имеют свои специфические требования (в зависимости от назначения).

Разница между инструментальной и конструкционной сталью:

  • Твердость инструментальной стали 60–65 единиц по шкале Роквелла.
  • Добавочная прочность, когда непостоянное сопротивление на разрыв выше 900 МПа.
  • Сопротивляемость абразивному износу.
  • Увеличенная прокаливаемость – способность инструментальной стали при закалке приобретать мартенситную структуру.
  • Красностойкость – способность стали сохранять при красном калении повышенную прочность и износостойкость.

Сплавы, используемые при холодной штамповке, характеризуются пределом текучести и упругостью, имеют гладкий слой и не изменяют своих размеров и формы. А сплавы, используемые при горячей штамповке, имеют более высокую теплопроводность, более высокую стойкость к термообработке после закалки и более высокую стойкость к колебаниям температуры. Стали, используемые для изготовления режущих инструментов, должны отвечать особым требованиям.

Сферы применения инструментальных сталей

Инструментальная сталь — это сплав с содержанием углерода не менее 0,7 %. Его структура может быть протеритовой, дебутеритовой или сверхпроводящей. Инструментальные стали с различной микроструктурой отличаются по наличию вторичных карбидов. В сплавах с доэвтектической структурой вторичные карбиды отсутствуют. Однако во всех этих структурах неизбежно присутствуют карбиды: Они образуются в эвтектоидных модификациях или являются результатом распада мартенсита.

  Сталь 50х14мф характеристики. 50х14мф что за сталь?

Схема-классификация инструментальных материалов

Классификация инструментальных материалов

Инструментальные стали широко используются в современной промышленности. Они используются в производстве:

  • рабочих деталей штампов, работающих по принципу холодного и горячего деформирования;
  • высокоточных изделий;
  • режущего инструмента;
  • измерительных приборов;
  • литейных прессформ, которые работают под давлением.

В зависимости от области применения к инструментальным сталям предъявляются особые требования. Однако существуют критерии соответствия, одинаковые для всех классов:

  • достаточный уровень вязкости (особенно актуальна эта характеристика для деталей, подвергающихся в ходе эксплуатации ударам);
  • высокая прочность;
  • износостойкость;
  • высокий уровень твердости.

Марки сплавов, предназначенные для холодной штамповки, также должны иметь гладкое поперечное сечение при механической обработке, точность и стабильность размеров, а также пределы прочности и упругости. А инструментальные стали, пригодные для горячей штамповки, должны обладать высокой теплопроводностью, быть закалочными и устойчивыми к перепадам температур. Стали, используемые для изготовления режущих инструментов, также должны отвечать особым требованиям.

Требования к инструментальным сталям

Требования ко всем углеродистым инструментальным сталям следующие:

  • хорошая обрабатываемость методом резки металла;
  • низкая чувствительность к перегреву;
  • низкая восприимчивость к процессам прилипания и приваривания к обрабатываемым деталям;
  • хорошая шлифуемость;
  • восприимчивость к прокаливанию;
  • пластичность в горячем состоянии;
  • способность противостоять обезуглероживанию;
  • устойчивость к образованию трещин.

Виды инструментальных сталей

Все инструментальные стали делятся на 5 основных групп.

Все инструментальные стали делятся на четыре основные категории: жаропрочные и вязкие.

Как правило, это до- и постэвтектические стали, содержащие молибден, вольфрам и хром. Содержание углерода в этих легированных инструментальных сталях от умеренного до низкого.

Высокая твердость и пластичность, устойчивость к низким температурам.

Эти сплавы характеризуются низким содержанием легирующих элементов и умеренным содержанием углерода. Они также характеризуются низкой прокаливаемостью.

Очень твердый, термостойкий и износостойкий.

Это быстрорежущие стали (высокое содержание легирующих элементов) и нелегированные стали с более чем 3 % углерода.

  Что лучше: ОСБ или ДСП. Дсп и осб в чем разница?

Износостойкие, высокотвердые и среднежаропрочные стали.

Это стали с заэвтектоидной или лентебуритной структурой, содержащие от 2 до 3% углерода и от 5 до 12% хрома.

Стали с высокой твердостью и низкой жаропрочностью.

Состав этих закаливаемых инструментальных сталей с высокоэвтектоидной структурой не содержит или содержит незначительное количество легирующих элементов. Степень твердости этих сплавов обусловлена высоким содержанием углерода в их составе.

Классификация инструментальной стали в виде схемы

Классификация инструментальной стали в виде диаграммы

Важным параметром для инструментальных сталей является степень их твердости. Как правило, стали высокой твердости не подходят для инструментов, которые могут подвергаться ударным нагрузкам во время использования. Причина этого в том, что эти сплавы не являются вязкими и очень хрупкими, что может привести к поломке инструмента.

По степени твердости можно выделить две категории инструментальных сталей:

  • с высоким уровнем вязкости (содержание углерода в пределах 0,4-0,7%);
  • с высокой износостойкостью и твердостью (углерода в них содержится больше: 0,7-1,5%).

Деталь гидромолота из высокотвердой стали

Деталь дробилки из стали высокой твердости.

Эти марки различаются в зависимости от их прокаливаемости. Различают высокотвердые (возможная прокаливаемость 80-100 мм), высокотвердые (50-80 мм) и низкотвердые (10-25 мм) легированные стали.

Оцените статью
Ремонт до и после