Инструментальные стали и их термическая обработка

Артингер И.

Металлургия, 1982 г.

Классификация инструментальных сталей. Инструментальные стали как по своему составу, так и по структуре существенно отличаются от конструкционных, даже если в некоторых случаях встречаются определенные совпадения свойств. Большинство инструментальных сталей имеет заэвтектоидную или ледебуритиую, а иногда доэвтектоидиую структуру; некоторые имеют даже мартенситную основу с очень незначительным содержанием углерода (С<0,03%) (например, мартенситно-стареющие стали). Структураледебуритных и заэвтектоидиых инструментальных сталей после закалки и отпуска состоит из карбидовэвтектики и (или) распределенных в мартенсите вторичных карбидов. В структуре доэвтектоидных инструментальных сталей нет вторичных карбидов, а присутствуют только карбиды, получающиеся при эвтектоидиыхпревращениях или при распадемартенсита (при отпуске). В последние годы все шире применяют стали, закаленные на мартенсит, с очень незначительным содержанием углерода; твердость этих сталей значительно увеличивают дисперсионным твердением (мартенситно-стареющие стали).

Инструментальные стали часто классифицируют по их назначению, так как нагрузки на некоторые виды инструмента значительно отличаются друг от друга. Различают:

штамповые инструментальные стали для холодного деформирования;

штамповые инструментальные стали для горячего деформирования;

инструментальные стали для обработки резанием. Венгерский стандарт различает и   классифицирует   инструментальные стали на основе легирования и соответственно применения: нелегированные инструментальные стали (MSZ 4354); легированные инструментальные стали (MSZ 4352); инструментальные стали с добавками вольфрама, легированные хромом и другими элементами; быстрорежущие стали (MSZ 4351).

Стандарты содержат рекомендации по использованию (например, стали для холодной и горячей обработки).

Основные свойства инструментальных сталей: твердость, износостойкость, вязкость и теплостойкость. Некоторые свойствасталей с одинаковой структурой, легированных различными способами, в зависимости от степени и характера легирования могут быть подобными, но в то же время между этими сталями могут быть и значительные различия. Так, инструментальные стали, содержащие большое количество карбидов, как правило, являются износостойкими, но при этом обладают неодинаковой теплостойкостью. Однако повысить вязкость инструментальных сталей можно прежде всего снижением содержания углерода и карбидов.

Инструменты для холодной деформации используют в таких технологических процессах, в которых рабочая температураинструмента не превышает 200—300° С.

Основные типы холодноформующих инструментов  для холодной резки; вырубные; вытяжные;

для деформацииматериала выдавливанием;

для холодной штамповки;

гибочные;

для холодной прокатки. температуракалибров и измерительных средств не должна превышать комнатную; более того, вызываемое трением изнашивающее воздействие проявляется так же, как и у ранее упомянутых холодноформующих инструментов, поэтому здесь указываются также и их нагрузки.

Инструменты для холодной резки. Эти инструменты используют главным образом для слесарных работ.

Снятие стружки, резку производит кромка, выполненная в виде режущего клина. Режущая кромка в процессеработы подвергается ударной и изгибающей нагрузкам, а также сжатию и сильному истирающему воздействию. Вследствие ударной и изгибающей нагрузок опасность хрупкого излома весьма велика.

Пневматический инструмент (плоские резцы, рамные резцы, отбойный молоток, чеканочный молоток, заклепочная обжимка и т. д.) используют в молотах, приводимых в действие сжатым воздухом. Во время работыинструмент испытывает циклические растягивающие и сжимающие нагрузки, к которым добавляется изгибающая нагрузка, вызываемая наклонным рабочим положением молотка. Вставной конец инструмента, воспринимающий удары поршня, и режущая кромка, осуществляющая резку, рубку, подвержены сильному износу.

Ножи в процессеработы производят операции, аналогичные пилению и расщеплению (раскалыванию), но без образования стружки,