Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют

Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У (углеродистая); следующая за ней цифра (У7, У8, У10 и т. д.) показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А в конце (У10А) указывает, что сталь высококачествен­ная. Легированные инструментальные сталиX, 9Х, 9ХС, 6ХВГи т. д. маркируют цифрой, показывающей среднее содержание углерода в десятых долях процента, если его содержание

Углеродистые стали в исходном (отожженном) состоянии имеют струк­туру зернистого перлита, низкую твердость (НВ 170—180) и хорошо обра­батываются резанием. Температура закалки углеродистых инструмен­тальных сталей У8-У12 должна быть 760 – 810 °С. Закалку проводят в воде или водных раство­рах солей. Мелкий инструмент из сталей У10-У12 для уменьшения де­формации охлаждают в горячих средах (ступенчатая закалка).

Отпуск производят при 150-170°С для сохранения высокой твердости (HRC 62-63).

Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инстру­мента только для резания материалов с низкой твердостью и с малой ско­ростью, так как их высокая твердость сильно снижается при нагреве выше 190-200°С.

Легированные стали повышенной прокаливаемости, не обладающие теплостойкостью. Легированные инструментальные стали подобно углеродистым не обладают теплостойкостью и пригодны только для реза­ния относительно мягких материалов с небольшой скоростью. Их используют для инструмента, не подвергаемого в работе нагреву свыше 200-250°C. Легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают большей прокаливаемостью. Инструменты из этих сталей можно охлаждать при закалке в масле и в горячих средах (ступенчатая закалка), что уменьшает деформацию и коробление инструмента. Низколегированные стали (11Х и 13Х) рекомендованы для инструментов диаметром до 15 мм, закаливаемых в масле или горячих средах для уменьшения деформации по сравнению с получаемой в углеродистых сталях, закаливаемых в воде.

Стали повышенной прокаливаемости (60-80 мм) (9ХС и ХВСГ) имеют большую теплостойкость (250-260°С), хорошие режущие свойства и срав­нительно мало деформируются при закалке. Их применяют для инстру­мента большого сечения при закалке в масле или горячих средах (ручные сверла, развертки, плашки и гребенки). Однако сплав 9ХС склонен к обезуглероживанию при нагреве, в отожженном состоянии имеет повышенную твердость (НВ 187-241), что ухудшает его обработку резанием и давле­нием.

Вольфрамовые стали В2Ф и ХВ4 после закалки в водных растворах имеют очень высокую твердость применяются для пил (по металлу) и граверных инструментов.

Инструментальные стали изготовляют в металлургической промыш­ленности в виде горяче- и холоднокатаных прутков с различной формой сечения, прутков с повышенной отделкой поверхности (шлифование) и точностью размеров, а также лент.

Быстрорежущие стали

В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600-620°С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструментов (в 10-30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей обеспе­чивающими их теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог – молибден. Сильно повышает теплостойкость (до 645-650°С) и твердость после термообработки (НRС 67-70) кобальт и в меньшей степени ванадий.

Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Их фазовый состав в отожженном состоянии представляет собой легиро­ванный феррит и карбиды М6С, М23С6, МС, М3С. Основным карбидом быстрорежущей стали является М6С, в котором также растворен ванадий. В феррите растворена большая часть хрома; почти весь вольфрам (молибден) и ванадий находятся в карбидах.

Вопрос увеличения эффективности обработки конструкционных сталей остается всегда актуальным. Исследования в этом направлении в одно время привели к появлению новых марок стальных сплавов, предназначенных исключительно для изготовления инструмента и оснастки под него. Название они получили соответствующее — инструментальные стали и сплавы. что их отличало от обычных конструкционных? Какими свойствами они обладали?

Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют

Общие сведения

Сталь, процент углерода в которой составляет более 0,7%, называют инструментальной. В основе фазовой структуры лежит мартенсит и только в некоторых случаях ледибурит.

Используется главным образом в машиностроении в качестве материала для производства инструмента по обработке черных и цветных сплавов.

Инструментальную сталь отличает ряд особенностей по сравнению с конструкционной. Среди них наиболее важными являются:

  • Повышенная твердость, которая составляет 60-65 единиц по шкале Роквелла.
  • Дополнительная прочность. Временное сопротивление на разрыв не должно быть ниже 900 МПа.
  • Способность сопротивляться воздействию абразивного износа.
  • Высокая прокаливаемость — свойство сталей термически упрочняться.
  • Красностойкость, которая характеризует металл с точки зрения способности сохранять свои прочностные характеристики при увеличении температурного воздействия на него.
Читать также:  Диаметр газового шланга для плиты

Согласно государственным стандартам предусмотрены следующие разновидности инструментальных марок, исходя из их технологического назначения:

  • Инструментальные углеродистые стали ГОСТ 1435-99. Помечаются буквой «У» в начале маркировки. Цифра, следующая далее в обозначении, показывает углеродистую составляющую: У12, У10 и т.д. Размерность берется в сотых долях процента. В конце может ставиться буква «А» (например, У10А), которая показывает, что данная инструментальная сталь имеет уменьшенное количество отрицательных включений. В частности, это относится к сере и фосфору, элементам, ответственным за ухудшение механических свойств стального сплава.
  • Легированные инструментальные стали ГОСТ 5950-2000. Цифра, стоящая в начале, показывает сотую долу процента карбидов в стали. В случае ее отсутствия значение данного параметра принимается равным 1%. Далее следует буквенное обозначение легирующих элементов с указанием цифрами их содержания в целых долях процента: Х, 5ХВГ, 9ХС и прочее.
  • Быстрорежущие инструментальные стали ГОСТ 19265-73. В технической документации маркируются буквой «Р». Цифрой за ней обозначают ориентировочное содержание вольфрама – базового химического компонента для данной стали. Помимо него быстрорезы могут включать в своем составе кобальт и ванадий. Они также указываются в маркировке соответствующими буквами: К и Ф. Содержание хрома во всех быстрорежущих сталях колеблется в пределах 3-4%. По этой причине его не обозначают в маркировке.
  • Штампованные инструментальные стали ГОСТ 1265-74. Маркируется данный вид сталей аналогично легированным. По характеру применения они бывают штампованными сталями холодной и горячей деформации.

Рассмотрим каждый пункт теперь более подробно.

Инструментальная углеродистая сталь

Данный класс в машиностроении используется как материал для производства режущего инструмента с минимальным габаритным размером не более 13 мм. Причина этого ограничения кроется в их ограниченной прокаливаемости. Более крупные габаритные размеры возможны только если большая часть режущей кромки находится на поверхности (короткие свёрла, зенкера и прочее).

Для большинства режущего инструмента — зенковки, ножовки и фрезы — применяются стали У13, У11 и У10. В случае если стальной сплав работает в условиях сильных ударных воздействий, рекомендуется использовать марки типа У8 и У7. Они обладают большим коэффициентом ударной вязкости и, соответственно, способны выдержать большие динамические нагрузки.

Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют

Преимуществом инструментальных сталей приведенного класса является низкая цена, приемлемая податливость резанию в отожжённом состоянии и умеренная твердость. Для повышения их механических свойств применяют разного рода термообработку. Прежде всего, это закалка в соляном растворе или воде при 820 ºС плюс низкий отпуск, главное назначение которого — снятие внутренних напряжений.

Главным недостатком углеродистой инструментальной стали — это узкий диапазон температур закаливания, что усиливает внутренние деформации стали при ее термообработке. По этой причине использование данных сплавов ограничивается инструментом, работающим с низкими скоростями резания и температурами нагрева до 220 ºС.

Легированная инструментальная сталь

По сравнению с вышеописанной легированная обладает большей толщиной прокаливаемого слоя и меньшей склонностью к перегреву, что позволяет существенно снизить риск образования трещин во время термообработки инструмента. Благодаря этому минимальный габаритный размер инструмента увеличивается с 12 до 40 мм.

Низколегированные стали марок типа 11Х и 13Х рекомендуются для изготовления метчиков, ножей и напильников толщиной 1-15 мм. Особенно если указанный инструмент при этом имеет большую длину.

Стали 9ХС и ХВГС обладают повышенной красностойкостью с критической температурой 250 ºС. Они используются для сверл, плашек, гребенок и прочего инструмента диаметром до 80 мм. Недостатком их является небольшая хрупкость в отожжённом состоянии и чувствительность к образованию трещин во время шлифовки.

Также легированная инструментальная сталь отлично зарекомендовала себя в изготовлении разного рода измерительного инструмента — штангенциркули, линейки, скобы и прочее — за счет низкого значения коэффициента теплового расширения. Наиболее подходящими из них послужили стали типа Х и ХГ.

Быстрорежущая инструментальная сталь

Быстрорежущих инструментальных сталей от всех выше представленных видов инструментальных стальных сплавов отличает более высокая красностойкость. Данные сплавы не изменяют своих механических характеристик при температурном режиме до 650 ºС. Как результат, скорость резания увеличивается в 5 раза, а долговечность инструментария в 32 раз.

Этого стало возможным благодаря включению в их химический состав вольфрама или его аналога молибдена. Также на теплостойкость положительно влияет добавление в сталь таких металлов как кобальт, ванадий и хром. Наиболее востребованными марками в машино- и станкостроении являются Р18, Р12, Р6М4 и Р10К5Ф5. Из данной группы инструментальных сталей стоит отметить Р12, т.к. она обладает лучшей технологичностью: более податлива обработке давлением.

Термическая обработка данных стальных сплавов включает в себя закалку при 1250 ºС и многократный низкий отпуск при 350 ºС. Превышение указанных температур крайне нежелательно, т.к. это приводит к резкому снижению механических характеристик, в частности образования хрупкости. Иногда для улучшения коррозионностойких свойств быстрорезы дополнительно обрабатываются паром.

Читать также:  Порядок получения технических условий на электроснабжение

Штампованная сталь

Штампованная инструментальная сталь используется в производстве матриц и пуансонов штампов. Как было сказано ранее, она подразделяется на сталь холодного и горячего деформирования.

Инструментальная сталь холодной деформации работают при температуре 250-300 ºС. Сюда относят Х12М и Х12Ф1, в основе которых лежит фазовая структура ледибурит. Их отличие — это высокое значение прокаливаемости, красностойкости и твердости (64 HRC). Из них изготовляют массивные штампы сложной формы, ролики для накатывания резьбы и т.д.

Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют

Штампованные стали горячей деформации работают с более горячим металлом, температура которого может доходить до 550 ºС. Поэтому, помимо всего прочего, они должны обладать разгаростойкосью — способностью выдерживать многократные перегревы и не трескаться при этом. Наиболее востребованными марками здесь являются 5ХНМ и ХГМ.

Инструментальные стали в свое время совершили технологический прорыв в области обработки металлов. Их использование позволило повысить скорость резания почти в 5 раз. Но прогресс не стоит на месте. Сейчас они становятся все менее актуальными. Особенно на фоне новостей об усовершенствовании керамических сплавов.

Применяется для изготовления конструкционных деталей неответственного назначения (несущие конструкции, корпусные детали, панели).

Сталь углеродистую обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005) выпускают следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.

Структура марки стали обыкновенного качества:

  • · буквы Ст в марке обозначают «Сталь обыкновенного качества»;
  • · цифра после Ст — условный номер марки в зависимости от химического состава стали в ГОСТ 380-2005.

Иногда после этой цифры может стоять буква Г, означающая легирование стали марганцем до 1,5 % (другие легирующие добавки в сталях обыкновенного качества не используют);

· маленькие буквы в конце марки — степень раскисления («кп» — кипящая; «пс» — полуспокойная; «сп» — спокойная).

Пример: Сталь Ст4кп — сталь обыкновенного качества (неверно говорить — обычного!) № 4 по ГОСТ 380-2005, кипящая.

Этот класс сталей отличается более высокой надёжностью, чем сталь обыкновенного качества, и в отличие от высококачественной имеет умеренную цену, поэтому получил наиболее широкое применение в машиностроении.

Качественную сталь маркируют содержанием углерода и легирующих элементов. Обычно в стандарте на качественную сталь приводят варианты рекомендуемых режимов её термической обработки и получаемые при этом механические свойства.

Качественная конструкционная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в сотых долях весового процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала).

Примеры. Сталь 08кп — сталь качественная конструкционная с содержанием 0,08 % углерода, кипящая.

Сталь 80 — сталь качественная конструкционная с содержанием 0,80 % углерода.

Качественная инструментальная сталь маркируется содержанием углерода, указанным в десятых долях процента (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Углеродистая (нелегированная) инструментальная сталь дополнительно маркируется буквой У, которая ставится перед числом, обозначающим содержание углерода.

Примеры. Сталь У8 — сталь качественная инструментальная с содержанием 0,8 % углерода, кипящая.

Сталь У13 — сталь качественная инструментальная с содержанием 1,3 % углерода.

Иногда трудно различить по назначению легированные стали со сходной маркой. Обычно предельное содержание углерода в инструментальных сталях не превышает 1,3 %. Такие высокоуглеродистые инструментальные стали обычно легируют только хромом.

Пример. Сталь 11Х, сталь 13Х — качественные инструментальные стали, легированные хромом до 1 % с содержанием углерода 1,1 и 1,3 %, соответственно.

В некоторых марках легированной инструментальной стали в начале марки может быть не указано содержание углерода. В этом случае содержание углерода до 1 % (Это ещё один признак инструментальной стали).

Пример. Сталь Х — сталь качественная инструментальная с содержанием до 1 % углерода, до 1 % хрома.

Содержание легирующих добавок в качественных легированных сталях (и конструкционных, и инструментальных) указывается русской прописной буквой, обозначающей элемент (табл. 1), и стоящим после буквы числом, указывающим содержание вещества в весовых процентах (обычно указывают значение, соответствующее середине марочного интервала). Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, число не стоит — его содержание менее (до) 1 %.

Маркировка легированных сталей

ф(пх)осфор

(внутри марки) бор

Р (в начале марки) рапидная (вольфрам)

Силиций (кремний)

У глеродистая инструментальная в 0,1 % С

Ф в)анадий

ц)ерий

Ш шарикоподшипни-ковая сталь

Примерное назначение конструкционных сталей

Неответственные корпусные детали (получаемые глубокой вытяжкой или сваркой)

Гнутые профили с толщиной листа 1…9 мм, уголки

Болты, гайки, ручки, штыри, тяги и др.

Детали, изготовляемые холодной штамповкой и холодной высадкой (сложные корпуса, несущие конструкции)

Детали, испытывающие небольшие напряжения (оси, шпиндели, звёздочки, диски, валы)

Детали, от которых требуется повышенная прочность (коленчатые и распредвалы, шатуны, зубчатые венцы)

Зубчатые колёса, прокатные валки, штоки, валы, эксцентрики, малонагруженные пружины и рессоры

Детали с высокими прочностными и упругими свойствами (шпиндели, пружинные кольца)

Для деталей ответственных сварных конструкций повышенной прочности

Читать также:  Причины поломки стола магнитного

Для деталей сварных конструкций

Хорошо цементуется. Валы распределительные, толкатели, мелкие детали, работающие в условиях износа при трении

Для цементуемых деталей, работающих на больших скоростях при высоких давлениях и ударных нагрузках (зубчатые колёса, шпиндели, кулачковые муфты, втулки и др.)

Улучшаемая сталь. Для деталей, работающих на средних скоростях и давлениях (зубчатые колёса, шпиндели в подшипниках качения, червячные валы)

Аналогично применению стали 40Х, но для деталей больших размеров

Для рессор из полосовой стали толщиной 3…16 мм и пружинной ленты толщиной 0,08…3 мм; для витых пружин из проволоки диаметром 3…16 мм. Обрабатываются резанием плохо. Максимальная температура эксплуатации 250 °С

Для ответственных пружин и рессор, работающих при повышенной температуре (до 300 °С) с многократными переменными нагрузками

Для ответственных высоконагруженных пружин и рессор из калиброванной стали и пружинной ленты

Примерное назначение инструментальных сталей

Для слесарно-монтажных инструментов — молотков, кувалд, бородок, отвёрток, плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек и др.

У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А

Для изготовления инструментов, работающих без разогрева режущей кромки. Для калибров простой формы и пониженных классов точности. Для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, мелких конструкционных деталей, в том числе для часов

У10, У10А, У11, У11А

Для штампов холодной штамповки небольших размеров и без резких переходов по сечению. Для калибров простой формы и пониженных классов точности. Для накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и др.

Для инструментов с пониженной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки); напильников, бритвенных лезвий и ножей, острых хирургических инструментов, шаберов, гравировальных инструментов

Штампы для холодной штамповки, валки для накатки резьбы

Штампы для вытяжки, прессования и высадки

Молотовые и высадочные штампы

Формы для литья железных сплавов

Свёрла, протяжки, долбяки, фрезы

Метчики, плашки резьбонарезные, свёрла

Исключением являются подшипниковые стали типа ШХ15, в которых содержание хрома указано в десятых долях % (1,5 % Сг).

Примеры. Сталь 10ХСНД — сталь качественная конструкционная с содержанием 0,10 % углерода, хрома, кремния, никеля, меди до 1 % каждого.

Сталь 18Г2АФ — сталь качественная конструкционная с содержанием 0,18 % углерода, марганца 2 %, азота, ванадия до 1 % каждого.

Сталь 9ХС — сталь качественная инструментальная с содержанием 0,9 % углерода, хрома и кремния до 1 % каждого.

Сталь ХГ2ВМ — сталь качественная инструментальная с содержанием до 1 % углерода, марганца 2 %, вольфрама и молибдена до 1 % каждого.

При обозначении легирующих элементов буквами русского алфавита принято использовать «звучащие» буквы в их названии (выделены в табл. 1 скобками).

Некоторые марки сталей разрабатывали в специализированных отраслях машиностроения. Они имеют отличия от общих принципов маркировки сталей.

Стали, проходящие промышленные испытания, часто маркируют буквами ЭИ или ЭП (завод «Электросталь» Московской области), ДИ (завод «Днепроспецсталь»), ЗИ (Златоустовский завод) с соответствующим очередным номером плавки. Здесь буква И означает — исследовательская, а буква П — пробная. Некоторые удачные по свойствам стали сохраняют свою старую марку в промышленной практике.

Примеры. Сталь 03Х21Н21М (ЗИ35), сталь 10Х17Н13М3Т (ЭИ 432), сталь Р7Т (ЭП200), сталь 10Х13Г18Д (ДИ61).

Для изготовления подшипников качения разработана группа специальных шарикоподшипниковых сталей, которые обозначают буквой Ш в начале марки. Высокие требования к чистоте по вредным примесям в этих сталях относят их к категории высококачественных. В таких сталях содержание хрома указано в марке в десятых долях процента (сталь ШХ4, ШХ15, ШХ20СГ).

При высокоскоростном резании металлов широко применяют так называемые быстрорежущие (рапидные) стали. Они маркируются буквой Р в начале марки. Число, стоящее после этой буквы, обозначает содержание вольфрама в процентах. Обычно кроме вольфрама эти стали легированы 4 % хрома и 1 % ванадия (старое название — сталь 18-4-1), но указывать их в характеристике стали не надо.

Пример. Сталь Р18 — высококачественная (см. ниже) быстрорежущая инструментальная сталь; содержание углерода до 1 %, 18 % вольфрама.

сталь сплав маркировка железо

Примерное назначение коррозионностойких сталей и сплавов

20Х13, 08Х13, 25Х13Н2

Для деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам и работающих в слабоагрессивных средах. Мартенситная сталь

Для различных деталей химической и авиационной промышленности. Феррито-мартенситная сталь

Для деталей высокой твердости, работающих в условиях износа. Мартенситная сталь

Для высокопрочных изделий, упругих элементов

Немагнитная сталь для деталей, работающих в морской воде, аустенитная немагнитная

Для деталей, работающих в слабоагрессивных средах, а также при температурах до -196 °С

Для сварных конструкций в разных отраслях промышленности, аустенитная немагнитная

Для сварных изделий, работающих в воздушной и агрессивной средах, в концентрированной азотной кислоте

Аустенитная сталь для деталей, работающих в условиях износа с ударом, литейная

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *