Марочник сталей и сплавов

Сталь инструментальная углеродистая по сравнению с конструкционными углеродистыми сталями обладает значительно большей твердостью особенно после закалки, но является более хрупкой.

Инструментальные углеродистые стали по содержанию углерода и твердости подразделяются на низкоуглеродистые, содержащие углерод до 0,25%; среднеуглеродистые - от 0,25% до 0,6% и высокоуглеродистые - от 0,6 до 2%.

Выпускается по ГОСТ 1435-99 следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А.

Буква У в маркировке указывает, что сталь углеродистая, а следующая за ней цифра - среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г в марке показывает повышенное содержание марганца.

Углеродистые инструментальные стали бывают качественные и высококачественные. Высококачественные углеродистые инструментальные стали, выплавляемые в электропечах, маркируются таким же образом, но с добавлением в конце буквы А. Буква А обозначает, что сталь является высококачественной (улучшенной), по составу более чистой, с пониженным содержанием серы до 0,03%, фосфора до 0,03%, остаточных примесей и неметаллических включений. Содержание марганца в этих сталях колеблется в пределах от 0,15 до 0,40%; кремния от 0,15 до 0,35%.

Достоинством инструментальных углеродистых сталей является их хорошая обрабатываемость, невысокая твердость 160..180 НВ. Однако они имеют и крупные недостатки: небольшой интервал закалочных температур, необходимость быстрого охлаждения в воде при закалке, что приводит к короблению, деформации инструментов и даже образованию трещин.

Инструментальная углеродистая сталь применяется для изготовления различных инструментов, которые должны обладать высокой износоустойчивостью и красностойкостью.

Для снижения твердости и создания благоприятной структуры все стали до изготовления инструмента подвергают предварительной термической обработке - отжигу. Поскольку наличие сетки вторичного цементита ухудшает качество и срок службы инструмента, заэвтектоидные стали подвергают сфероидизирующему отжигу 730..780°С. В результате такого отжига пластины Ц_II делятся, чему способствует наличие субграниц и скоплений дислокаций. Окончательная термическая обработка - закалка и отпуск.

Температура закалки доэвтектоидных сталей Ас₃+30°С, заэвтектоидных сталей Ас₁+45±5°С.

Структура закаленной стали - мелкоигольчатый мартенсит или мелкоигольчатый мартенсит с мелкими карбидами. Температуру отпуска выбирают в зависимости от твердости, необходимой для данного вида инструмента.

Для инструментов ударного действия, которым требуется повышенная вязкость, применяют отпуск при температурах 280..300°С HRC 56..58. Для напильников, метчиков, плашек и т.п. производят низкотемпературный отпуск при 150..200°С, что обеспечивает инструменту максимальную твердость HRC 62..64.

Основные недостатки углеродистых сталей - их небольшая прокаливаемость, примерно до 5..10мм, и низкая теплостойкость. При нагреве выше 200°С их твердость резко снижается. Инструменты из этих сталей могут работать лишь при небольших скоростях резания.