Інструментальна сталь. Марки стали

Інструментальної сталлю (ІС) прийнято називати сплав, що володіє високими показниками міцності, зносостійкості, твердості і зниженої теплостійкість, у складі якого більше 0,7% вуглецю (за винятком сталей штампових для гарячого деформування, в яких вуглець становить 0,3-0,6 %).

Сфера застосування

Інструментальна сталь використовується для виробництва різноманітних інструментів, штампів гарячого і холодного деформування, окремих деталей машин, що піддаються підвищеному зносу навіть при помірних навантаженнях динамічного характеру (колеса зубчасті, підшипники роликові й кулькові, гвинти ходові і т. П.).

З метою підвищення експлуатаційних властивостей ІС її піддають спеціальним видам термічної обробки (відпустка, гарт). Це дозволяє підвищити твердість ІС до 60-66 HRC, а міцність на вигин довести до 2,5-3,5 Гн / кв. м.

Збільшення показника твердості автоматично підвищує зносостійкість матеріалу. Тому інструментальна сталь зберігає початкову форму своєї робочої поверхні і первинні розміри, навіть відчуваючи тертя під високим тиском.

Класифікація інструментальної сталі

ІС прийнято класифікувати за низкою параметрів. Наприклад:

• За хімічним складом:

• Вуглецева.
• Легована (зниженої та підвищеної прокаливаемости).
• Інструментальна валковая.
• Інструментальна штампове.
• Високолегована (швидкорізальна).

• З невеликою стійкістю.
• З підвищеною стійкістю.
• Стійкі (штампові сталі).

Сортамент інструментальної сталі

Споживачеві інструментальна сталь поставляється в наступному сортаменті:

• Квадрат і коло гарячекатаний.
• Смуга, квадрат, коло кований.

Все це може бути виготовлене з легованої, вуглецевої або швидкорізальної сталі. Квадрат і коло, виготовлені з ІСУ, мають підвищену оброблюваність і застосовуються для виготовлення різного інструмента.

Високоміцні сталі після термообробки йдуть на:

• виготовлення інструменту ріжучого (свердел, різців, пив і т. п.);
• виробництво обладнання для подальшої обробки металів, здійснюваної як в гарячому, так і в холодному стані;
• створення прес-форм, валків, пуансонів і висадочних матриць, ножівок по металу і стрічкових пилок, різьбових калібрів і т. п .;
• переробку в продукцію, яка виробляється методом холодного волочіння.

Стали менш тверді використовуються для подальшої холодної механообработки (фрезерування, обточування і т. П.). Інструментальна смуга переважно застосовується для виготовлення штампів, що дозволяють обробляти метал тиском.

У залежності від марки сталі, з якої вона виготовлена, смуга підрозділяється на пару груп:

• перша використовується для виробництва інструментів, які призначені для холодної обробки металів та інших матеріалів;
• друга йде на виробництво інструменту, який дозволяє обробляти метали тиском при високих температурах (близько 300 градусів).

Марки стали, маркування інструментальних сталей

В даний час єдиної системи маркування як такої не існує. У Росії, ТС і країнах СНД використовується система маркування, що діяла в СРСР (буквено-цифрова). Цифри вказують на процентний вміст у стали тих чи інших хімічних елементів, а букви - найменування цих елементів. Найчастіше зустрічаються позначення, представлені в таблиці нижче.

В ЄС маркування здійснюється відповідно до положень стандарту EN 100 27, що складається з двох частин. Згідно з першою, сталям присвоюється найменування. Згідно з другою, їм присвоюються порядкові номери.

Японська маркування - буквено-цифрова. Причому буквами позначається група, до якої зазначений матеріал відноситься, а цифрами - властивості стали і її номер по порядку.

У США діє відразу кілька систем позначення (у кожної організації зі стандартизації вони свої), що вкрай незручно.

Сталь інструментальна вуглецева (ІСУ)

ІСУ підрозділяється по ряду показників. Наприклад, по:

• хімічним складом на:

• якісну (процентний вміст фосфору / сірки становить 0,035 / 0,03%);
• високоякісну (процентний вміст фосфору / сірки становить 0,03 / 0,02%).

• швидкорізальна (позначається літерою «Р»);
• електротехнічна («Е»);
• шарикоподшипниковая («Ш»).

Найбільш широко застосовується ІСУ, яка представляє сталь, процентний вміст вуглецю в якій обмежене рамками 0,65-1,35. Після того як завершується її термообробка (гартування інструментальної сталі), показники міцності і твердості даного матеріалу значно зростають.

В даний час торгівля пропонує 16 марок ІСУ, кожна з яких має власне буквено-цифрове позначення. Літери, що входять до маркування ІСУ, позначають:

• У - вуглецева сталь;
• А - позначає приналежність сплаву до групи високоякісних (проставляється завжди наприкінці маркування);
• Г - сплав має підвищений вміст такого елемента, як марганець;
• цифра, проставлена після «У», показує процентне (в десятих частках) утримання в ІСУ вуглецю.

Обмеження, що накладаються на використання окремих марок ІСУ

З 16 випускаються промисловістю в даний час марок ІСУ майже половина має обмеження на використання. Наприклад.

• Інструментальна сталь марки У9А і У9. У процесі їх гарту розміри зерна збільшуються, що призводить до підвищення ймовірності викривлення металу і зміни його геометричних розмірів. Дані марки володіють меншими показниками пластичності і міцності, ніж йдуть за ними марки У10А і У10.
• Марки стали У11 і У11А використовуються вкрай рідко через своїх специфічних властивостей.
• ІСУ У13, У12, У12А, У13А мають максимальний вміст вуглецю, що призводить до значного підвищення крихкості стали зазначених марок після її гарту. Тому використовувати їх для виготовлення прес-форм або штампів не рекомендується.

Зазначені марки стали виробляються згідно з положеннями стандарту 1435-99. Даний ГОСТ сталь інструментальна отримала спочатку в якості міждержавного стандарту 28.05.99, і лише потім в якості національного російського (з 01.09.01).

ІСУ використовують для виробництва інструменту, яким здійснюється різання на малих швидкостях. Основними достоїнствами ІСУ можна вважати її невисоку вартість і порівняно високу твердість. Основні недоліки: низька теплостійкість матеріалу і його мала зносостійкість.

Інструментальна легована (ИСЛ)

Інструментальні леговані сталі, крім домішок традиційних, містять спеціальні добавки, наявність яких дозволяє отримати у кінцевого продукту задані фізичні або механічні параметри. Ці добавки іменуються легирующими. Їх наявність підвищує міцність металу і його корозійну стійкість при одночасному зниженні крихкості. Найчастіше легирующими елементами є:

• ванадій,
• хром;
• мідь;
• нікель;
• азот.

Сталь зазначених марок прийнято класифікувати:

• по її призначенням;
• за змістом легуючих елементів (у%):

• низьколегована;
• середньолегованих;
• високолегована;

• високоякісна;
• звичайна;

Інструментальна сталь легована, включаючи штампову, проводиться згідно з положеннями стандарту 5950-2000. Чинна редакція зазначеного ГОСТ датується 24.07.12.

Сталь інструментальна легована маркується і позначається аналогічно сталям конструкційним легованим.

Інструментальна швидкорізальна (ІСБ)

Основна відмінність сталей даних марок полягає в їх сильному легуванні. В першу чергу вольфрамом, ванадієм і молібденом.

ІСБ зберігають високу зносостійкість, твердість і опір появі пластичної деформації до температур порядку 500-600 градусів. Це дозволяє здійснювати різання інструментами, виготовленими зі сталі даних марок, з більш високими швидкостями (майже в 4 рази), а також обробляти марки сталі підвищеної твердості.

Швидкорізальні марки інструментальної сталі виробляються згідно з положеннями стандарту 19265-73. Зазначений ГОСТ діє з 01.01.75.

Всі ІСБ в якості першої містять у маркуванні букву «Р», за якою слідує цифра, що характеризує середню величину вольфраму, виражену в десятих частках відсотка. Далі (в порядку убування) - буквено-цифрові позначення інших елементів, наявних в стали. Наявність і масова частка хрому в ІСБ не вказується, так як за замовчуванням мається на увазі його обов'язкову наявність в кількості, приблизно рівному 4%. Також не вказується присутність вуглецю, яке завжди пропорційно наявному в ІСБ змістом ванадію.

Виготовляти інструмент повністю з ІСБ надзвичайно дорого. Тому в переважній більшості випадків на державка різця просто напоюють або приварюють пластину зі сталі швидкорізальної.

Інструментальні штампові (ІСШ)

Штампи, особливо для виконання гарячого штампування, експлуатуються у важких умовах. Це багаторазово повторювані при високих температурах ударні навантаження, що мають у різних його частинах різні значення.

Саме тому до ІСШ пред'являються підвищені вимоги. Вона повинна володіти достатньою міцністю, високою ударною в'язкістю, стійкістю до температурного впливу, низькою стираністю, і повинна добре оброблятися.

Особливо цінними ІСШ вважаються марки, які мають у своєму складі молібден. Виробники металу поставляють кінцевим споживачам штампові заготовки циліндричної або прямокутної форми, геометричні розміри яких задані діючими стандартами. У процесі виготовлення ІСШ проходить отжиг і набуває твердість, показник якої повинен укладатися в діапазон значень НВ від 187 до 255.

Заготовки для майбутніх штампів виготовляють двома способами: під пресом або так званої вільної куванням. При цьому обов'язково досягається осаду оброблюваного злитка на величину в 50 і більше відсотків його первісної висоти.

Статті за темою "Інструментальна сталь. Марки стали"

Шліфувальний коло: типи та застосування

Двп - що це таке? Де застосовують матеріал?

Гайковий ключ - найпопулярніші різновиди

Як ведеться зварювання нержавіючої сталі