Конспект лекций Часть 2 Омск 2006 (075. 8) Ббк 34. 202: 34. 206я73 Б95

1.4. Легированные инструментальные стали

Эти стали применяются для изготовления режущего, измерительного и ударно-штампового инструмента.

Стали для режущего инструмента должны обладать высокой твер-достью (не ниже HRC62), превышающей твердость обрабатываемого материала, износо-, теплостойкостью (красностойкостью), т. е. способностью стали сохранять при нагреве режущей кромки структуру и свойства, необходимые для резания. По сравнению с углеродистыми эти стали обеспечивают меньшее увеличение зерна при нагреве под закалку, большую прокаливаемость, более высокие режущие свойства. Сталь 9ХФ применяют для круглых и ленточных пил, для ножей при холодной резке металла, для метчиков и другого инструмента сечением до 30 мм. Сталь 9ХС имеет прокаливаемость до 35 мм, повышенную теплостойкость (до 250 – 260С), из нее изготавливают сверла, зенкеры, развертки, фрезы, метчики, плашки и т. п.
Стали ХВГ и ХВСГ лучше закаливаются и прокаливаются. При охлаждении в масле они прокаливаются насквозь в сечении до 80 мм, менее чувствительны к перегреву. Эти стали применяют для изготовления крупных и длинных протяжек, длинных зенкеров и разверток, круглых плашек и т. п.
Быстрорежущие стали маркируются буквой «Р», после которой цифра указывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама. Эти стали широко применяют для изготовления разнообразного режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания, в тяжелых условиях. Быстрорежущие стали – высоко- и сложнолегированные, чем обеспечивается их высокая износостойкость и теплостойкость до 600 – 650С.
Долгое время основной маркой быстрорежущей стали была Р18 (18 % вольфрама). Однако во второй половине прошлого столетия вольфрам стали заменять молибденом. Наиболее распространенные в настоящее время марки быстрорежущих сталей: Р6М3, Р6М5, Р6М5К5. Химический состав этих сталей: углерода – 0,85 %; хрома – 3,5 – 4,0; ванадия 2,0 – 2,5 %. Вольфрам и молибден указаны в марках сталей. Кобальт (порядка 5 %) повышает теплостойкость стали.
Фазовый состав сталей после отжига при 800 – 850С состоит из легированного феррита, в котором растворен почти весь хром, и карбидов вольфрама, молибдена и ванадия (порядка 20 %). Для придания стали теплостойкости инструмент подвергают закалке. Для растворения карбидов и получения высоколегированного аустенита (а затем мартенсита) температура закалки высокая (1210 – 1230С), охлаждение – в масле – или ступенчатая закалка. Структура стали после закалки – высоколегированный мартенсит, нерастворенные карбиды и остаточный аустенит (около 30 %). Твердость стали – HRC60 – 62. После закалки сталь подвергают трехкратному отпуску при температуре 550 – 570С. При отпуске происходит выделение из мартенсита мелких карбидов и превращение остаточного аустенита в мартенсит. Твердость стали повышается до HRC63 – 65. Инструменты из быстрорежущей стали сохраняют режущую способность при больших скоростях резания, превышающих скорость резания инструментом из других сталей в два – три раза.