Инструментальная сталь

У Нас Вы сможите купить инструментальные стали круглого сечения:

• ХВГ
• Х12МФ
• 3Х3М3Ф
• 4Х5МФС
• 5ХНМ
• 6ХВ2С
• 7Х3
• 9ХС
• Р6М5
• У8А
• У10А

Необходимость купить инструментальную сталь диктуется высокими требованиями современного рынка к продукции производимой их данного типа металлических сплавов. А это огромный спектр инструментов и доборных деталей самого высокого качества по твердости (160-180 НВ) и износостойкости, что дополнительно усиливается закалкой.

Сегодня доступно заказать инструментальную сталь двух разновидностей: качественную и высококачественную. Хотя по химическому составу выделяется четыре модификации:

• инструментальная углеродистая, изготавливаемая в соответствии с ГОСТом 1435-54;
• легированная инструментальная, соответствующая ГОСТу 5952-51;
• штамповая сталь
• быстро режущаяся, отвечающая нормативам ГОСТа 5952-51.

Помимо этого инструментальная сталь бывает:

• низкоуглеродистой, где С (углерода) не более 0,25%;
• среднеуглеродистой - С 0,25-0,6%;
• высокоуглеродистой с содержанием С – 0,6-2%.

Главными достоинствами инструментальной стали являются высокая твердость при уникальной обрабатываемости. Что очень облегчает производство небольших деталей, составляющих элементов и обширного спектра инструментов, для которых главное, прочность и долговечность.

Общим нормативным документом, как для производства, так и для описания технических характеристик инструментальных сталей разных видов является ГОСТ 1435-99. Где их подразделяют на такие марки: У с 7 по 13, где «У» - это аббревиатура от названия «Углеродистая», а цифра – показатель содержания в сплаве С (углерода), выраженный в десятых долях процента. Марка У8Г является уникальной, потому как в своем сплаве имеет повышенное содержание Mn (марганца). Но сегодня предлагается купить инструментальную сталь марки У7А, У8А и тому подобные. А это не что иное, как высококачественный аналог инструментально углеродистой стали, выплавленной в условиях электропечи. Маркировка «А» означает, что в составе улучшенной стали дополнительно присутствуют:

• менее 0,03% S (серы);
• менее 0,03% Р (фосфора);
• 0,15-0,4% Mn (марганца);
• 0,15-0,35% Si (кремния);
• остаточные примеси;
• неметаллические включения.

Единственным недостатком такой стали является хрупкость, которая «регулируется» дополнительными способами обработки и введением в сплав незначительных количеств различных металлов. А вот с небольшим интервалом температур закалки современные металлообрабатывающие инновации «научились» технично варьировать. Главное, корректно исполнять условия последующего охлаждения готовых изделий. Которое должно быть быстрым. Иначе изделия могут претерпеть значительное коробление и деформацию, приводящую к нарушению изначальной прочности, путем появления значительных трещин. Поэтому заказывать инструментальную сталь стоит у надежных поставщиков и только сертифицированного качества.

Функциональное назначение инструментальных сталей и принципиально важные характеристики

Инструментальные стали: характеристики, особенности производства и виды

Для изготовления прочного и максимально устойчивого к износу инструментария применяются стальные сплавы особого типа – инструментальные стали, которые по характеристикам и способу производства существенно отличаются от сплавов конструкционных.

Определение инструментальным сталям можно дать следующее: к таковым сплавам причисляется материал, содержащий в своей формуле не менее 0,7 % углерода. Благодаря такому компонентному составу инструментальные стали могут иметь заэвтектоидную, ледебуритную или доэвтектоидную структуру. Материалы с разной структурой будут отличаться содержанием вторичных карбидов (важно: они не содержатся только в доэвтектоидных сталях) а общим будет присутствие карбидов, которые образовываются при трансформациях эвтектоидного типа или же в ходе процесса распада мартенсита.

Материал востребован в производстве для изготовления:

• Штамповочных изделий методом деформирования при высоких или низких температурах;
• Сверхточного инструмента;
• Инструментов для резки разных материалов;
• Измерительных приборов;
• Пресс-форм, используемых для литья под давлением.

Для выработки качественной продукции любые марки материала обязаны обладать достаточной вязкостью (что особенно актуально в производстве инструментов ударного типа), повышенной прочностью, устойчивостью к износу, солидной твердостью. Более того, сплавы разных марок должны иметь разные характеристики, отличительные свойства для задействовании в изготовлении инструментария разнообразного назначения.

Характеристика инструментальных сталей

К примеру, инструментальные стали для деформации при низких температурах обязаны иметь гладкий тип поверхности, хорошо держать форму и размер, иметь значительные показатели упругости и прочности на сжатие. Материал для деформации горячим методом должен обладать следующими качественными характеристиками: хорошо проводить тепло, выдерживать высокие температуры и температурные перепады. Рассмотренными характеристиками должны обладать и стали, которые употребляются в производстве режущего инструментария.

Также важнейшими характеристиками качественных инструментальных сталей являются:

• Стойкость к нагреву и перегреву;
• Невосприимчивость к привариванию и прилипанию;
• Металлосырье должно легко обрабатываться резкой и поддаваться шлифованию;
• Отличная прокаливаемость и в нагретом состоянии – пластичность;
• Устойчивость к процессу образования трещин в структуре;
• Малая восприимчивость к процессам обезуглероживания.

Инструментальные стали имеют собственную классификацию, которая будет подробно рассмотрена ниже.

Классификационная градация материала

Из информации, изложенной выше, можно сделать вывод о том, что инструментальные стали различаются по характеристикам и свойствам, а потому материал имеет следующую классификационную градацию:

• Сплавы термостойкие и вязкие. К этой подгруппе причисляются доэвтектоидные и заэвтектоидные стали, которые для повышения полезных качеств легируются хромом, вольфрамом или молибденом и содержащие углерод в незначительной или нормальной концентрации.
• Материалы нетермостойкие, высокотвердые, вязкие. Концентрация углерода в металлосырье будет в пределах средней нормы. Это низколегированные, малопрокаливаемые стали.
• Термостойкие, сверхтвердые, устойчивые к износу инструментальные стали: к этой группе металлосырья относятся сплавы высоколегированные быстрорежущие и ледебуритные с увеличенной концентрацией углерода в структуре (более трех процентов).
• Сплавы среднетермостойкие, твердые, с повышенной износостойкостью. Материал в своей формуле будет содержать 2-3% углерода, 5-12% хрома. К этой категории причисляют ледебуритные и заэвтектоидные инструментальные стали.
• Составы нетермостойкие, твердые: это сплавы нелегированные или низколегированные, содержащие в структуре значительное количество углеродов.

Следует знать, что если материал обладает значительными показателями твердости, то его применение для изготовления инструментария, задействуемого при ударных нагрузках – нежелательно, так как твердые славы обладают низкой вязкостью.

По степени твердости материал также имеет градацию, и специалистами различаются инструментальные сплавы повышенновязкие, высокотвердые и износостойкие. В металлосырье будет разным содержание углерода, максимальное значение концентрации вещества в структуре – до 1,5%.

Еще одна принципиальная характеристика для классифицирования инструментальных сталей - это прокаливаемость. Максимальной прокаливаемостью будут обладать составы легированные, минимальной - углеродистые составы с вольфрамом.

Особенности маркирования инструментальных сталей

Различные типы инструментальных сталей имеют разнообразное маркировочное обозначение, понять которое можно достаточно просто. Углеродистые составы имеют в маркировочной аббревиатуре литеру «У», сразу после которой стоит определенное число, передающее конкретное содержание в формуле материала углерода.

Если после цифрового символа, обозначающего количество элемента, стоит буква «А», то это будет означать – материал высочайшего уровня качества. Как пример, можно привести сплав с маркировкой У10А, который широко востребован в производстве первоклассных инструментов.

Маркировочное обозначение материала быстрорежущего будет начинаться литерой «Р», после идут цифры, указывающие на присутствие в инструментальной стали вольфрама (элемента, который чаще всего применяется для легирования данной группы сплавов), молибдена, кобальта, ванадия. Присутствие элементов обозначается соответствующими литерами, а затем идет и число, которое покажет, в каком процентном содержании присутствует в общей композиции легирующая добавка. Хром в маркировке рассматриваемой группы сталей не указывается – слишком незначительно его содержание.

В легированных композициях, к каковым можно причислить сплавы 9ХС, 9Х содержатся в маркировочной надписи цифры, указывающие на количество углерода, примененного в сплаве, но только в том случае, если элемента в его структуре содержится свыше 1%. Легирующие компоненты в обозначении будут указываться числами и буквами.

Обзор основных разновидностей инструментальных сталей и сплавов

Рассмотрим основные виды инструментальных сталей и их особенности и свойства.

Углеродистые сплавы ГОСТ 1435

Углеродистые сплавы ГОСТ 1435. В композиции количество углерода может составлять значение от 0,65 до 1,35%. Сплав обжигается до задействования в процессе изготовления режущего инструментария, что способствует улучшению структуры готового продукта, а также позволяет существенно повысить его прочность. Различные технологии отжига и последующего охлаждения помогают получить металл со структурой разной зернистости. В самом конце термической обработки сплава делается его закалка и осуществляется отпуск. Температура опуска выбирается в зависимости от того, какой твердости инструмент требуется получить. Для инструментария ударного типа (молотов, кувалд, зубил) температурный показатель устанавливается до 290 градусов Цельсия, для напильников, плашек, инструментов для гравировки – до 200 градусов Цельсия.

Инструментальные стали штамповые

Инструментальные стали штамповые. Штампы могут производиться как методом горячего деформирования, так и деформированием холодным способом. Штампами называются инструменты, которые применяются для изменения изначальной формы предмета без снятия стружки. Для изготовления штампов небольших размеров и холоднодеформированных применяются марки У11, У12, У10, так как данные виды металла имеют хорошую вязкость, устойчивы к износу, пластической деформации. Для штампов значительных размеров применяется материал класса Х9, Х, для ударной продукции -4ХС4, 5ХНМ. Металл имеет высокую степень вязкости, которая достигается задействованием легирующих элементов, понижением содержания в формуле углерода, особой методой термообработки.

Горячедеформированные штампы

Горячедеформированные штампы - это оборудование кузнечного производства, которое изменяют форму металла, заранее разогретого до определенной температуры. В производственном процессе инструмент подвергается тяжелейшим нагрузкам разного рода, а потому для штампового оборудования выбирается металл, обладающий особенными характеристиками и свойствами.

Следует заметить, что для производства штампов горячедеформированных целесообразно задействовать металлосоставы, которые максимально устойчивы к возникновению трещин при регулярном нагреве и охлаждении, имеют высокую прокаливаемость, термопроводность, невосприимчивость к появлению окалины.

Быстрорежущие стали - материал, востребованный в производстве режущего типа инструментов. Поэтому он должен обладать максимальным значением твердости и твердость сплава должна быть в несколько раз тверже поверхности, которой будет обрабатываться определенный материал. Другое важное качество для быстрорежущих сплавов – высокая устойчивость, так как при работе с режущим инструментом происходит процесс постоянного трения.

Чтобы понять, почему углеродистые стали максимально задействованы в сфере производства инструментов и иной продукции (штампов, пресс-форм) разберемся с общими особенностями стальных сплавов данного типа.

Легированные стали

Углеродистые сплавы: общие сведения о материале

Производство стальных сплавов - ключевое направление деятельности современных металлургических предприятий. Основной объем производственных оборотов приходится на рассматриваемое металлосырье, максимально востребованное как производственный материал в самых разных сферах.

Спрос на углеродистые стали вполне объясним: металлическое сырье имеет доступную цену и обладает отличными технологичными и эксплуатационными характеристиками: не требует значительных затрат на резку и разные способы обработки.

Классификация углеродистых инструментальных сталей

Материал классифицируется на несколько основных видов:

• Быстрорежущие инструментальные сплавы;
• Легированные инструментальные составы.

Последний вид материала применяется для изготовления высококачественной продукции. Инструментальные стали - это сложнейшие по составу композиции, ключевым компонентом которых выступает железо. Содержание элемента в сплаве может доходить до значения в 99,5% и не может быть ниже 97%. Также в формулу сплава могут входить следующие добавки: медь, никель, хром, фосфор, азот, водород, кремний, марганец. Специально вводится в компонентный состав углерод – элемент, способный нужным образом видоизменить структуру материала. В зависимости от того, в каком количестве содержится углерод в металлосырье, его структура может быть ферритной, цементитной или же перлитной, чисто перлитной.

Композиции с увеличенным содержанием углерода будут отличаться следующими качествами: пониженной пластичностью, ударной вязкостью, высокопрочностью, низкой хладноломкостью.

Нейтрализовать влияние окислов железа и их примесей на качества готового стального материала помогают добавки в виде кремния и марганца. Последний элемент помогает добиться нужной степени раскисления сплава, повышает его прочностные характеристики, удаляет смеси железа и серы из структуры материала.

Градируется выплавленный металл и по качеству, на которое влияет концентрация определенных добавок в сплаве. Специалисты выделяют три основные категории материала:

• Высококачественные сплавы. В их композиции содержание фосфора и серы не должно превышать показателя в 0,03%;
• Качественные стали содержат в своей формуле фосфора менее 0,035%, серы менее 0,04%;
• Составы обыкновенные с содержанием фосфора до 0,04% и серы до 0,05%.

Важно отметить, что инструментальные сплавы всегда - качественные и высококачественные, а вот металл для изготовления конструкций может быть качественным и обыкновенным. Металлосырье обыкновенного качества имеет особенность: он может применяться при относительно небольшой температуре нагрева – не более 200 градусов Цельсия и, следовательно, обладает малой термостойкостью. Поэтому обыкновенные углеродистые сплавы в изготовлении инструментария применять нецелесообразно и действующими государственными стандартами качества – не разрешается.

Материал также классифицируется по процентному содержанию углерода в формуле. Различают составы низко, средне и высокоуглеродистые.

Функциональное применение углеродистых сплавов

Напомним, что углеродистыми называются композиции, в которых концентрация углерода может колебаться в диапазоне от 0,65 до 1,35%, согласно требованиям государственного стандарта 1435-99. Применяется металлосырье для изготовления:

• Сверл, режущих, пилящих полотен (традиционно задействуются марки У11, У12, У13);
• Пневмоинструмента, пассатиж, кусачек, молотков (марки У7А, У7);
• Штамповочных матриц (стали У10А, У10, У9А, У9);
• Инструмента для работы с деревом, ножей, фрезерных деталей (У8, У8А).

О том, какое конкретно количество углерода присутствует в сплаве, расскажет маркировка. О легирующих добавках литеры.

Специфика производства инструментальных углеродистых сталей

Для получения углеродистых сталей на современном производстве чаще всего применяется кислородно-конвертерный способ, позволяющий получить металл в максимально короткие сроки - примерно за час. Выплавляться состав могут в печах мартеновских, электрических, бессемеровских конверторах.

Чтобы получить бессемеровский сплав чугун, расплавленный до жидкого состояния, продувается воздухом. Данная технология признается профессионалами производительной, но почти не применяется в наши дни, так как обладает существенными минусами, в числе которых можно назвать:

• Сильное загрязнение конечного продукта примесями;
• Сплав получается склонным к быстрому старению;
• Прочность материала невысока, что обуславливается высокой концентрацией в сплаве фосфора и азота;
• Удалить токсичные добавки, вроде фосфора и серы из материала до конца не получается.

Поэтому в основном современными производителями и применяются кислородно-конвертерные агрегаты, избавляющие металлическое сырье от вредных примесей до надлежащего уровня безопасности. Не наблюдается в конечном продукте и превышенной концентрации азота. Такими же характеристиками будет обладать инструментальная сталь, выплавленная в мартеновской печи, единственный минус технологии – в длительности процесса. От старта производства и до выпуска готовой продукции может пройти 11-12 часов, что нерентабельно с точки зрения снижения себестоимости производственного процесса.

Индукционное и электрическое дуговое оборудование позволяет максимально тщательно очистить сплав от фосфора, серы и кислорода. Стали, произведенные таким способом, признаются материалом высококачественным и востребованы в производстве конструкций и изделий повышенной прочности. Но у технологии также есть минус – высокая себестоимость, что влияет и на цену конечного продукта, поэтому большинством предприятий и выбираются более дешевые методики изготовления сплавов.

Влияние легирующих элементов на свойства инструментальных сталей

• Конструкционная сталь