Так називається сталь, що містить більше 0, 7% вуглецю. Її основними характеристиками є міцність і твердість, які досягають максимальних показників після термічної обробки. Основне застосування такого сталевого матеріалу - виготовлення інструментів.
Переваги та асортимент
Інструментальна сталь є одним з найбільш затребуваних матеріалів на ринку. Сплав має високу твердість і невисоку вартість. Однак є і недолік у матеріалу - його низька зносостійкість, тому його не застосовують для виробництва машинних деталей і устаткування, яке зазнає постійних навантажень.
Сортамент даного матеріалу наступний:
- гарячекатані квадрати і кола;
- ковані смуги, кола і квадрати.
Основні види
Такий вид матеріалів підрозділяється на такі три основні категорії:
- інструментальні вуглецеві стали;
- леговані інструментальні сталі;
- швидкорізальні.
Всі вони виробляються відповідно до встановленого ГОСТу.
Вуглецеві види матеріалу під час нагрівання втрачають свою міцність, відповідно, їх використовують для виробництва інструментів, які працюють на малих швидкостях або при простих умовах різання, коли температура нагрівання становить не більше 200 градусів.
Переважно їх застосовують для виробництва:
- напилків;
- свердел;
- розгорток;
- мітчиків і не тільки.
Оскільки вуглецева інструментальна сталь володіє низькими показниками зварюваності, її не використовують при виготовленні зварних конструкцій.
Залежно від процентного співвідношення змісту в матеріалі вуглецю, марганцю, кремнію, сірки та інших елементів він підрозділяється на такі марки, як:
- У7;
- У8;
- У8Г;
- У10 та інші.
Леговані матеріали і їх маркування
Леговані матеріали в складі додатково містять такі елементи:
- нікель;
- мідь;
- марганець і т. д.
Всі вони покращують характеристики матеріалу. Легуючі елементи мають бути вказані при маркуванні за допомогою спеціальних позначень буквами. Все це дозволяє заздалегідь побачити, з чого складається ця інструментальна сталь. Марки матеріалу також можуть включати не тільки букви, але й цифри. Цифри вказують на те, в якій кількості той чи інший елемент міститься в стали в процентному співвідношенні. Якщо при маркуванні цифра не ставиться, то кількість елемента дорівнює близько 1 відсотка.
При маркуванні легованої сталі на першому місці стоїть кількість вуглецю, що дорівнює десятим часток відсотка. Наприклад, марка 6ХС містить вуглець в кількості 0, 6%, а також по одному відсотку кремнію та хрому.
Інструментальні леговані стали переважно використовуються для виробництва штампова або ріжучих інструментів, до них відносять:
- плашки;
- мітчики;
- розгортки;
- свердла;
- фрези і не тільки.
Як і вуглецеві сталі, леговані матеріали теж непридатні для виробництва зварних конструкцій.
швидкорізальної сталі
Маркування швидкорізальних матеріалів складається з букви «Р», числа, яке зазначає на масову частку вольфраму і букв елементів, присутніх в складі матеріалу. Це можуть бути кобальт, молібден і інші. Далі йдуть цифрові значення їх масових часток. Якщо маркування включає букви «Ш», то це означає «електрошлаковий переплав».
Частка хрому в швидкорізальної сталі при маркуванні не вказується, також відсутня вказівка масової частки молібдену, якщо вона не перевищує позначку в один відсоток.
Такі види матеріалів оптимально підходять для виробництва ріжучих інструментів, які від тертя нагріваються до температури від 600 до 6500 градусів. При цьому вони не будуть деформуватися, і втрачати свою твердість. Даний вид виробів добре піддається зварюванню за допомогою стикового електрозварювання зі сталлю таких марок, як 45 і 40Х.
Класифікація
Всі марки для виробництва підрозділяються на наступні групи:
теплостійкі і в'язкі - зазвичай це заевтектоідние і доевтектоїдних стали, що включають хром, молібден і вольфрам. Вуглець в сталях повинен відповідати низьким і середнім значенням;- високотверді і в'язкі, а також нетеплостойкая - в сплавах міститься мінімум легованих елементів, а також середня кількість вуглеводу, що відрізняються малою прокаливаемостью;
- Високотверді і теплостійкі, а також зносостійкі - це швидкорізальні леговані стали з великим вмістом легованих елементів, сплави з ледебуритного структурою, в яких міститься більше 3 відсотків вуглецю;
- зносостійкі, високотверді із середньою теплостійкість - матеріали мають заевтектоідних і ледебуритного структуру, в їх складі міститься приблизно 2-3 відсотки вуглецю і 5-12 відсотків хрому;
- високоякісна і якісна інструментальна сталь - відрізняються один від одного за процентним співвідношенням присутності в них сірки і фосфору;
- високотверді і нетеплостойкая - ці інструментальні стали з заевтектоідной структурою взагалі не включають в себе леговані елементи, або ж вони присутні в мінімальній кількості. Рівень їх твердості забезпечується за рахунок великої кількості вуглецю в складі.
Рівень твердості - дуже важливий параметр для розглянутого матеріалу. Зазвичай високотверді стали не використовують для виробництва інструментів, які під час експлуатації піддаються ударним сильним навантаженням. Це відбувається за рахунок того, що ці сплави мають невисоку в'язкість і велику крихкість, через що інструмент, яких з них зроблений, може зламатися.
За рівнем твердості дані сталеві матеріали бувають з високим рівнем в'язкості, де вуглецю міститься 0, 4 -0, 7% або ж з великою зносостійкістю і твердістю, де кількість вуглеводу одно 0, 7-1, 5%.
Відрізняються стали і за ступенем своєї прокаливаемости. За цим критерієм вони поділяються на:
- вироби з підвищеною прокаливаемостью, де діаметр прожарювання становить від 80 до 100 мм;
- високою - діаметр від 50 до 80 мм;
- низькою - від 10 до 25 мм відповідно.
сфери використання
Даний матеріал в промисловості має досить широкий спектр застосування. Вони застосовуються при виготовленні:
ріжучих інструментів;- вимірювальних пристроїв;
- ливарних прес-форм, які працюють під тиском;
- робочих деталей штампів, які працюють за принципом гарячого і холодного деформування;
- високоточних виробів.
Вимоги до матеріалу
Вимоги до даних матеріалів пред'являються в залежності від того, як саме вони будуть використовуватися. Але є загальні вимоги до них незалежно від марок:
високий рівень твердості;- високий рівень міцності;
- зносостійкість;
- хороша в'язкість, що особливо важливо при виготовленні деталей, які при використанні будуть піддаватися ударам;
- низький рівень чутливості до перегріву, процесам прилипання і приварювання до деталей, які схильні до обробці;
- хороший рівень обробки за допомогою різання металу;
- стійкість до появи тріщин;
- сприйнятливість до прокаливанию;
- пластичність в гарячому вигляді;
- можливість шліфування;
- можливість протистояти обезуглероживанию.
Природно, це не всі вимоги. Так, марки, які призначаються для використання в умовах холодної деформації, додатково повинні мати гладку робочу поверхню, зберігати свою форму і розмір і мати межу плинності і пружності. А ті матеріали, які повинні застосовуватися в умовах гарячої деформації, повинні мати високу теплопровідність, не допускати відпустки і бути стійкими до коливання температур.
Отже, ви розглянули особливості інструментальної сталі, з'ясували, на які види і категорії вона поділяється і для яких цілей використовується та чи інша їх марка. Детальніше інформацію про них можна прочитати в інших статтях, присвячених цьому матеріалу.