Углеродистые и низколегированные стали

Основные свойства инструментальных материалов

Высокие эксплуатационные характеристики режущих инструментов в значительной степени зависят от качества материала, из которого эти инструменты изготовлены. Материалы, предназначенные для режущих инструментов, должны по ряду показателей значительно превосходить материалы, применяемые в машиностроении для изготовления различных деталей. Основные требования к инструментальным материалам следующие:

1) достаточно высокая твердость в состоянии поставки или достигаемая в результате ТО; твердость характеризует сопротивление материала контактным напряжениям;

2) достаточно высокая прочность;

3) достаточно высокая вязкость, которая характеризует сопротивление материала разрушению под действием ударных нагрузок;

4) достаточно высокая теплостойкость – способность сохранять при нагреве, возникающем в процессе эксплуатации, структуру и режущие свойства;

5) хорошая теплопроводность для отвода тепла из зоны резания;

6) низкий коэффициент трения;

7) низкая физико-химическая активность по отношению к обрабатываемому материалу;

8) износостойкость для обеспечения хорошей сопротивляемости истиранию обрабатываемым материалом;

9) высокая прокаливаемость, которая характеризует распределение твердости по сечению инструмента;

10) устойчивость против перегрева, когда в случае излишнего нагрева при ТО снижается прочность и вязкость;

11) устойчивость против обезуглероживания, когда в случае нагрева при ТО поверхностный слой обедняется углеродом;

12) хорошая закаливаемость – способность получать при закалке мартенситную структуру и высокую твердость;

13) хорошая сопротивляемость деформациям при ТО;

14) устойчивость к трещинообразованию, возможному при ТО или при высоких температурах резания;

15) хорошая обрабатываемость давлением и резанием, в частности, хорошая шлифуемость; хорошая свариваемость.

Ранее других материалов для изготовления режущих инструментов начали применять углеродистые инструментальные стали. Наиболее распространенные марки: У10А, У12А и др. Буква У ставится на первом месте и обозначает углеродистую сталь, буква А может ставиться в конце и означает высококачественную сталь. Содержание углерода указывается после буквы У в десятых долях %. Эти стали относительно дешевы, но теплостойкость их невелика: до 250 °C.

Легированные инструментальные стали по своему химическому составу отличаются от углеродистых наличием одного или нескольких легирующих элементов. Марки легированных инструментальных сталей могут начинаться цифрой, обозначающей количество углерода в десятых долях %. Иногда марки инструментальных сталей начинаются двузначным числом, которое также обозначает количество углерода в десятых долях % (двузначное число в начале марки конструкционной стали обозначает количество углерода в сотых долях %). Если в начале марки цифра отсутствует, то содержание углерода составляет 1% или более. В марке каждый легирующий элемент обозначается соответствующей буквой и, далее, процентным содержанием. Если процентное содержание не указано, то это означает, что легирующего элемента содержится не более 1%. В марках быстрорежущих сталей в качестве первого легирующего элемента указывается вольфрам – ему соответствует буква Р, содержание хрома не указывается (обычно его количество составляет 4%).

Низколегированные стали: ХВГ, ХВСГ, 9ХС и др. Эти стали обладают лучшей прокаливаемостью, чем углеродистые стали, но теплостойкость их также невелика: до 250 °C.

Углеродистые и низколегированные стали используются для изготовления ручных инструментов или инструментов, предназначенных для обработки с низкими скоростями резания на станках.

Дата добавления: 2014-01-15