4.4.3. Быстрорежущие стали

Эти стали широко применяют для изготовления разнообразного режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания, в тяжелых условиях. Качество резцов, сверл и других инструментов зависит от качества быстрорежущей стали, тщательности и правильности изготовления инструмента, и от его правильной термической обработки. Это стали марок Р18, Р12, Р6М5, Р14Ф4 и др. Быстрорежущие стали являются сложнолегированными и в их состав входят Cr, W, V, Mo, Co. Например, в состав стали Р18 входят: С – 0,7÷0,8%, Cr– 3,8÷4,4%, W – 17,0÷18,5%, V – 1,0÷1,4%. Быстрорежущие стали имеют высокую теплостойкость (до 620÷640⁰С) и износостойкость. Более высокую теплостойкость имеют стали с повышенным содержанием ванадия и кобальтовые стали. Твердость быстрорежущей стали после термообработки составляет НВ 207÷255.

4.4.4. Штамповые стали

Штамповые стали делят на стали для инструментов холодного и горячего деформирования. Стали для инструментов холодного деформирования. Штампы небольших размеров (диаметром 25÷30 мм), простой формы, работающие в легких условиях, изготовляют из углеродистых сталей У10, У11, У12. Штампы диаметром 75÷100 мм более сложной формы и для более тяжелых условий работы изготовляют из сталей повышенной прокаливаемости X, ХВГ.

ля изготовления инструмента, который должен иметь высо­кую твердость и повышенную износостойкость, а также малую деформируемость при закалке, применяют стали с высокой прокаливаемостью и износостойкостью, например сталь Х12Ф1 (1,25÷1,45% С; 11÷12,5% Сr; 0,7÷0,9% V). Для инструмента, подвергающегося в работе большим ударным нагрузкам (пневматические зубила, обжимки, ножницы при холодной резке металла), применяют стали с меньшим содержанием углерода, повышенной вязкости 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С и др. Эти стали закаливают в масле при температуры 840÷900⁰С (в зависимости от стали) и отпускают при температуре 240÷270⁰С с получением твердости HRC 50÷55.

Стали для инструментов горячего деформирования. Стали 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХНВ, применяемые для изготовления молотовых штампов, содержат одинаковое количество (0,5÷0,6%) углерода и легированы хромом. Такое содержание углерода позволяет получить достаточно высокую ударную вязкость, а хром повышает прочность и увеличивает прокаливаемость. Никель вводят в эти стали с целью повышения вязкости и улучшения прокаливае-мости. Вольфрам и молибден повышают твердость и теплостойкость, уменьшают отпускную хрупкость, измельчают зерно и уменьшают склонность стали к перегреву. Марганец, как более дешевый легирующий элемент, является заменителем никеля.

Стали ЗХ2В8Ф, 5ХЗВЗМФС и другие применяют для вытяжных и высадочных штампов, а также пресс-форм для литья под давлением. К этим сталям предъявляют повышенные требования по теплостойкости.

4.5. Стали и сплавы с особыми свойствами

Как указано в классификации сталей по применению, к этой группе относят стали с особыми химическими свойствами (нержавеющие стали) и с особыми физическими свойствами (магнитные, с малым и заданным коэффициентом расширения и др.). Рассмотрим стали с особыми химическими свойствами.

Нержавеющие (коррозионностойкие) стали. Нержавеющими – называют стали, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии. Хромистые нержавеющие стали. Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 12%. При меньшем содержании хрома сталь не способна сопротивляться коррозии, так как ее электродный потенциал становится отрицательным. Это стали марок 12Х13, 40Х13, 12Х17, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т и т.д. Наибольшая коррозионная стойкость стали 12X13 достигается после закалки в масле при температуре 1000÷1100⁰С, отпуска при 700÷750⁰С. Эта сталь стойка в слабоагрессивных средах (воздух, вода, пар). Применяется для деталей с повышенной пластичностью (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнero обихода и др.),

Сталь 40X13 применяют после закалки в масле при температуре 1000÷1050⁰С и отпуска при температуре 180÷200⁰С со шлифованной и полированной поверхностью. После термической обработки эта сталь обладает высокой твердостью (HRC 52÷55), структура мартенсит; применяется для хирургических инструментов, пружин, предметов домашнего обихода и др.

Более коррозионностойка (в кислотных средах) сталь 2X17, применяемая (в отожженном состоянии) для оборудования азотнокислотных заводов и пищевой промышленности. Хромистая сталь ферритного класса, сталь 12Х18Н9 склонна к межкристаллитной коррозии при нагреве закаленной стали до 550÷750⁰С (например, при сварке или при работе в условиях повышенных температур). Для предотвращения межкристаллитной коррозии, в состав стали вводят титан (например, сталь 12Х18Н9Т) или снижают в стали содержание углерода (например, сталь 04Х18Н10).

Хромоникелевые нержавеющие стали аустенитного класса имеют большую коррозионную стойкость, чем хромистые нержавеющие стали, и их широко применяют в химической, нефтяной и пищевой промышленности, в автостроении, транспортном машиностроении, а также в строительстве.