7. Інструментальні сталі. Класифікація інструментальних сталей.

Основна вимога для цієї групи сталей є збереження ріжучої кромки на протязі довгого часу, тому, як правило, вони мають твердість близько 60НRC. Якщо великі швидкості обробки металу, то інструмент нагрівається і в цьому випадку основна задача – збереження твердості при тривалому високому нагріві. Відповідно до своїх властивостей та призначення інструментальні сталі поділяються на групи:

·     пониженої прогартованості,

·     підвищеної прогартованості,

·     штампові,

·     швидкоріжучі.

  Інструментальні сталі пониженої прогартованості . До цієї групи належать вуглецеві сталі з вмістом вуглецю 0,65-1,2%. Позначаються буквою „У”, а потім цифра, яка показує вміст вуглецю в десятих долях відсотка, наприклад У7, У13 (0,7; 1,3 відсотки вуглецю). Чим вища твердість (більше вуглецю), тим вище зносостійкість, але менше міцність. Тому, якщо інструмент працює без ударів, то використовують У12, а якщо з ударами, то використовують У7, У8.

Інструментальні сталі підвищеної прогартованості. Це сталі, що містять 1-3% легуючих елементів і тому мають підвищену прогартованість. В якості легуючих елементів, в основному, використовують хром, кремній, марганець, вольфрам, при вмісті вуглецю біля 1% (9ХС, ХВГ, ХВ5).

Штампові сталі. Для обробки металу тиском використовується група сталей, які називаютьштамповими. Ця група сталей використовується для виготовлення штампів холодного та гарячого деформування: пуансонів, матриць, філь’єр для волочіння дроту. При цьому розрізняють штампові сталі для деформування металу в холодному та гарячому стані.

Для холодного штампування використовують високовуглецеві (У8-У12) та низьколеговані сталі (ХВГ та ХВСГ). Значно кращі властивості мають сталі леговані 6-12% Cr (Х6ВФ, Х12, Х12М). Висока твердість та зносостійкість цих сталей зумовлена утворенням великої кількості карбідів хрому, які мають високу твердість. Позитивно впливає на зносостійкість легування ванадієм, так сталь Х12Ф4М має в 2рази вищу зносостійкість ніж Х12М.

Сталі цієї групи повинні, як і попередньої, мати високу міцність і зносостійкість і особливо бажана високу межа текучості (пружності), щоб при високих температурах штамп не деформувався та при цьому зберігати ці показники при тривалій температурній дії, а також мати достатню окалиностійкість при нагріві до температур 700-800^оС. Для цієї групи використовують низько та середньолеговані сталі з вмістом вуглецю 0,3-0,6% леговані хромом, нікелем, молібденом ванадієм (5ХНТ, 5ХГМ, 5Х2НМФС).

Швидкоріжучі сталі. Ці сталі служать для виготовлення інструменту, що працює при високих швидкостях різання і за рахунок цього нагрівається до 600^оС. Це сталі, що мають вміст вуглецю 0,7-0,9%, 3-4%Сr та основний легуючий елемент – вольфрам, карбіди якого забезпечують високу твердість сталі при значних температурах. Позначаються швидкоріжучі сталі буквою „Р”, потім цифри, які показують вміст вольфраму в відсотках. Найбільш поширена була марка швидкоріжучої сталі Р18 (0,7-0,8%С, 3,8-4,4%Сr та 17-18%W). Враховуючи великий дефіцит вольфраму, який широко використовується в електротехнічній промисловості, в 70^ті роки минулого століття були розроблені марки швидкоріжучих сталей легованих молібденом та ванадієм, що дозволило значно знизити вміст вольфраму (Р6М5), або зовсім від нього відмовитись (Р0М5Ф).

Враховуючи високий вміст вуглецю та легуючих елементів в інструментальних сталях, а також переважно структуру мартенситу, яку вони мають, зварювання для даної групи сталей практично не використовується. Досить широко використовують процеси наплавлення поверхні штампів спеціальними матеріалами, як при ремонті, так і при виготовлені нових виробів