Инструментальные стали – это особый тип стали, который применяется для изготовления инструментов, используемых в различных отраслях промышленности. Их основными особенностями являются высокая твердость, прочность и устойчивость к износу. Они должны соответствовать строгим требованиям, так как от их качества зависит качество и долговечность конечной продукции.

Каждая марка инструментальной стали имеет свои уникальные особенности и характеристики, которые определяются содержанием легирующих элементов в сплаве. Например, одни марки более устойчивы к высокой температуре, другие – лучше сохраняют свою форму при воздействии внешних факторов.

В данной статье мы рассмотрим основные марки инструментальных сталей, которые наиболее часто используются в промышленности, и подробнее расскажем о их особенностях и свойствах.

Общее описание

Инструментальные стали – это высокоуглеродистые и сплавные стали, которые применяются для изготовления инструментов и несущих элементов машин. Они отличаются высокой прочностью, твёрдостью и износостойкостью, что обуславливает их широкое использование в различных отраслях промышленности, где требуется точность и надёжность работы механизмов.

Инструментальные стали имеют свою классификацию, которая основывается на их химическом составе, способе получения, качестве и свойствах. Особо важным является маркировка стали, которая дает информацию о ее качестве и назначении.

На сегодняшний день существует множество марок инструментальных сталей, которые отличаются свойствами и применением. Они используются в различных промышленных отраслях, таких как машиностроение, металлургия, автомобилестроение и прочие. Каждая марка стали имеет свою уникальную характеристику, которая определяет ее применение и область применения.

Виды инструментальных сталей

Инструментальные стали разнообразны по своим характеристикам и свойствам, что позволяет классифицировать их по разным признакам:

• По основным компонентам: стали на углеродной основе, на основе легированного железа, на основе никеля;
• По назначению: стали для резания, формообразующие, для штамповки, проката, экструзии, для работы на холоде и нагреваемые;
• По химическому составу: стали с различным содержанием углерода, водорода, кислорода, азота, серы, фосфора, олова и др.;
• По тепловой обработке: закаленные, цементированные, отжигаемые, нормализованные, отпущенные;
• По методу производства: стали электродугового сплавления, стали печного производства, стали ВИХТ, стали ЭПС и др.;

В зависимости от конкретной задачи и условий использования, выбираются соответствующие виды инструментальных сталей, которые позволяют получать требуемую эффективность и долговечность инструментов.

Углеродистые стандартного типа

Углеродистые стали являются наиболее распространенной группой инструментальных сталей. Они обладают высокой твердостью, прочностью и износостойкостью. Однако, такие свойства достигаются за счет высокого содержания углерода, что делает их склонными к ржавчине и труднообрабатываемыми.

Углеродистые стали подразделяются на несколько типов в зависимости от содержания углерода:

• Стандартного типа — содержит от 0,6 до 1,4% углерода;
• Высокоуглеродистые — содержат от 1,4 до 2,3% углерода;
• Низкоуглеродистые — содержат менее 0,6% углерода.

Углеродистые стали стандартного типа находят широкое применение при изготовлении инструментов, которым не нужны высокие свойства износостойкости и прочности. Они хорошо поддаются обработке, что делает процесс их производства более экономичным. Кроме того, углеродистые стали стандартного типа обладают высокой остаточной твердостью и могут быть закаливаемыми до достижения высокой твердости.

Легированные инструментальные стали

Легированные инструментальные стали сочетают в себе высокую твердость и стойкость к износу. Эти свойства достигаются за счет добавления к основному составу стали элементов-легироющих.

Один из основных элементов-легироющих в легированных сталях — это вольфрам. Он повышает твердость и устойчивость к коррозии. Кобальт и молибден улучшают обработку и стойкость к термическому разрушению. Хром повышает стойкость к коррозии и устойчивость к воздействию кислот. В состав легированных сталей также могут входить такие элементы, как ванадий, марганец, кремний.

Легированные стали применяются для изготовления инструментов, работающих на высоких нагрузках и в условиях высоких температур, например, для изготовления сверл, фрез, чеканок. Эти стали часто используются в авиационной и ракетной промышленности, машиностроении и других отраслях промышленности, где высокая точность и надежность оборудования крайне важна для процесса производства.

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали – это сплавы, которые содержат хром, вольфрам, молибден, кобальт, ванадий и другие элементы. Их особенность заключается в том, что они сохраняют свою твердость и прочность при высоких температурах, что позволяет использовать их для резания металлов и других материалов.

По классификации быстрорежущие стали делятся на две основных группы – Т (тунгстеновые) и М (молибденовые). Тунгстеновые стали выдерживают более высокую температуру, чем молибденовые, но менее стойки к коррозии. Молибденовые стали могут быть более устойчивы к коррозии и обладают более высокой механической прочностью.

Быстрорежущие стали классифицируются по маркам в зависимости от содержания основных компонентов. Например, марка P6M5 содержит 6% вольфрама, 5% молибдена и другие элементы. Также используются более продвинутые марки сталей, например, PVD-покрытие, которое повышает режущую способность и стабильность процесса резания.

Быстрорежущие стали имеют широкое применение в промышленности, включая производство инструментов, авиапромышленности, медицины и других отраслях. Важной особенностью таких сталей является их защита от перегрева, так как высокая температура может привести к потере твердости и поломке инструмента.

Валковые стали и их маркировка

Валковые стали — это инструментальные стали, которые используются для изготовления валков и других прессовых инструментов. Эти стали должны иметь высокую твердость и прочность, чтобы выдерживать большие нагрузки.

Маркировка валковых сталей схожа с маркировкой других инструментальных сталей, но существуют и отличия. Одна из основных марок — это ХВГ (ХВГА), которая означает хром-ванадиевую группу сталей. Она имеет высокую твердость и стойкость к истиранию.

• ХВГ — общая марка хром-ванадиевых сталей
• ХВГА — улучшенная марка стали этой группы
• ШХ15, ШХН15, Ш14, Ш15, ШН15 — марки сталей с более высоким содержанием хрома и никеля

Выбор марки стали зависит от того, для какой цели она будет использоваться и какие требования предъявляются к инструменту. Валковые стали — это довольно сложный и специфический вид инструментальных сталей, поэтому выбор и использование их лучше доверить специалистам.

Штамповые инструментальные стали

Штамповые стали — это инструментальные стали высокой прочности, которые применяют для изготовления штампов. Эти стали отличаются высокой твердостью и прочностью на разрыв.

Штамповые стали изготавливаются путем добавления различных элементов сплава, таких как хром, молибден, вольфрам и ванадий. Эти элементы увеличивают твердость и прочность стали, что делает их идеальными для работы со сложными материалами, такими как сталь высокой прочности.

Штамповые стали могут быть классифицированы в зависимости от их композиции. Например, стали, содержащие молибден, могут иметь маркировку типа М2 и М42. В то время как стали, содержащие ванадий, могут иметь маркировку типа V4E и V10.

При выборе штамповой стали, необходимо обратить внимание на ее термическую обработку. Твердость и прочность стали зависят от ее термической обработки, такой как нагрев до определенной температуры и последующее охлаждение.

Штамповые инструментальные стали — это важный материал для производства изделий из металла. Их прочность и твердость позволяют работать со сложными материалами и создавать высококачественные штампы, которые используются в автомобильной, машиностроительной и других отраслях.

Маркировка

Инструментальные стали имеют свою маркировку, которая позволяет определить их свойства и область применения. Маркировка состоит из букв и цифр, которые указывают на химический состав и технологические особенности материала.

Буквенно-цифровая маркировка инструментальных сталей включает такие элементы, как:

• Букву T (Tool steel) – инструментальная сталь;
• Цифры, обозначающие основные химические элементы в составе стали;
• Буквы, указывающие на технологические особенности стали, такие, как метод обработки и термическая обработка;
• Число, указывающее на твердость, достигаемую при закалке стали.

В зависимости от назначения и области применения, маркировка может содержать различные приставки и дополнительные обозначения. Например, специальные марки показывают, что сталь предназначена для изготовления режущих инструментов, пресс-форм, матриц и т.д.

Кроме того, у каждой марки инструментальной стали есть своя краткая характеристика, которая сообщает об основных свойствах материала. Таким образом, маркировка является основным инструментом при выборе инструментальной стали и ее применении в конкретных условиях.

Марки и категории

Инструментальные стали различаются по своим маркам и категориям. Марки определяют состав и свойства стали, а категории — область применения.

Существует несколько систем классификации марок инструментальных сталей. Одной из наиболее распространенных является система американского института ASTM. Она включает в себя такие марки, как M2, M42, T1, D2 и др. Эти марки отличаются содержанием основных элементов — вольфрама, молибдена, хрома, ванадия и других.

Категории инструментальных сталей включают в себя следующие типы: высокоскоростные, холоднорабочие, горячерабочие, формовочные, резцовые, пресс-формовочные и др. Каждый тип имеет свои особенности, свой состав и свой уровень твердости и прочности.

Выбор марки и категории инструментальной стали зависит от многих факторов, таких как условия эксплуатации, форма и размеры обрабатываемых деталей, требуемый уровень точности обработки и др.

Применение инструментальных сталей

Инструментальные стали широко используются в производстве различных инструментов, оборудования и механизмов. Они являются одними из наиболее востребованных материалов в машиностроительной и металлообрабатывающей отраслях. Применение инструментальных сталей обусловлено их высокими физическими и механическими свойствами.

Одним из основных направлений использования инструментальных сталей является производство режущих инструментов, таких как сверла, фрезы, пильные диски, резцы и другое. Эти инструменты применяются в механической обработке деталей различных материалов, включая металлы, пластик, дерево и т.д. Инструментальные стали также используются в производстве пресс-форм для литья деталей из металла и пластика.

Другим применением инструментальных сталей является производство износостойких деталей, таких как зубчатые колеса, валики, оси и другое. Эти детали используются в машинах и оборудовании, подверженных высоким нагрузкам и трениям.

Также инструментальные стали широко применяются в производстве металлургического и горного оборудования, а также инструментов для обработки камня и бетона.

Закалка и отжиг инструментальных сталей

Закалка — это процесс термической обработки металла, выполняемый для придания ему желаемых свойств. Инструментальные стали подвергаются закалке для увеличения их твердости и прочности.

Однако, после закалки инструментальная сталь может стать хрупкой и ломкой. Чтобы предотвратить этот эффект, на сталь наносят отжиг. Отжиг заключается в нагреве закаленной стали до определенной температуры, после чего ее медленно охлаждают. Этот процесс снижает внутреннее напряжение в стали и повышает ее пластичность.

Закалка и отжиг проводятся на специальных установках, где температура и скорость охлаждения контролируются с высокой точностью.

Важно отметить, что процесс закалки и отжига зависит от марки инструментальной стали и может быть разным для различных типов сталей. Неправильно выполненные закалка и отжиг могут привести к некачественному инструменту или даже к его поломке во время работы.

При правильной закалке и отжиге, инструментальные стали приобретают высокую твердость, прочность и износостойкость, что позволяет использовать их для изготовления различных режущих инструментов.