Требования, предъявляемые к инструментальным сталям

Основным требованием, которое предъявляется к инструментальным сталям, – это сохранение режущей кромки в течение длительного времени эксплуатации [1]. У режущего инструмента работает на износ очень узкая полоска металла при значительных удельных давлениях и повышенных температурах до красного каления. Для такого инструмента главное требование – сохранение твердости при длительном нагреве, т.е. сталь должна обладать красностойкостью. Красностойкостью называется свойство сталей устойчиво сохранять твердость в нагретом состоянии.

Инструментальные стали делятся на четыре категории:

1) пониженной прокаливаемости (преимущественно углеродистые);

2) повышенной прокаливаемости (легированные);

3) штамповые;

4) быстрорежущие.

Углеродистые и легированные стали применяют для режущего инструмента при легких условиях и для измерительного инструмента. Быстрорежущие стали используют для изготовления режущего инструмента, работающего при повышенных режимах.

В группу инструментальных сталей с пониженной прокаливаемостью входят – У7, У8, У9, У10, У11 и У12. Они должны закаливаться в воде, и инструмент, изготовленный из этих сталей, имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Предельная температура разогрева такой стали не должна превышать 200°С, так как твердость начитает быстро падать, что недопустимо.

Группу инструментальных сталей повышенной прокаливаемости составляют стали, содержащие легирующие элементы в количестве 1-3%. Инструмент из этих сталей закаливается в масле и прокаливается насквозь. Меньшая скорость охлаждения при закалке уменьшает опасность образования трещин, деформации и коробления. К чему склонны углеродистые инструментальные стали.

Основные легирующие элементы, кроме марганца и кремния, – это хром, вольфрам и ванадий. Хром упрочняет твердый раствор, а вольфрам значительно измельчает избыточную карбидную фазу и повышает твердость. Аналогичным образом действует ванадий, карбиды которого отличаются особенно высокой твердостью.

Быстрорежущая сталь должна в первую очередь обладать высокой горячей твердостью, красностойкостью и теплостойкостью. У таких сталей высокая твердость сохраняется при нагреве до 500-600°С. Теплостойкостью называется свойство материалов сохранять эксплуатационные характеристики в условиях механического и химического воздействия при повышенных температурах.