Содержат 0,65…1,35% углерода.
* Стали У7…У13А – обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны.
* Из сталей марок У7, У8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость – пуансоны, зубила, штампы, молотки.
* Стали марок У9…У12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью – используются для изготовления сверл, метчиков, фрез.
* Сталь У13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.
Для снижения твердости и создания благоприятной структуры, все инструментальные стали до изготовления инструмента подвергают отжигу.
Для заэвтектоидных сталей проводят сфероидизирующий отжиг, в результате которого цементит вторичный приобретает зернистую форму. Регулируя скорость охлаждения можно получить любой размер зерен.
Окончательная термическая обработка – закалка с последующим отпуском.
Закалку для доэвтектоидных сталей проводят полную, а для заэвтектоидных – неполную. Структура закаленных сталей или мартенсит, или мартенсит и карбиды.
Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента.
Для инструментов ударного действия, требующих повышенной вязкости, из сталей У7, У8 отпуск проводят при температуре 280…300oС, что обеспечивает твердость HRC 56…58.
Для напильников, метчиков, плашек отпуск проводят при температуре 150…200oС, при этом обеспечивается получение максимальной твердости — НRC 62…64.
Основными недостатками углеродистых инструментальных сталей является их невысокая прокаливаемость (5…10 мм), низкая теплостойкость (до 200oС), то есть инструменты могут работать только при невысоких скоростях резания.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ
Это легированные стали, содержащие 1-3 % легирующих элементов. инструмент закаливают в масле, поэтому он может иметь более сложную форму, уменьшается опасность возникновения трещин при закалке.
Это стали марок:
* Х -850°/200° 64-61 НRСэ
* 9ХС – 800°/150° 65-65НRСэ
* ХГСВФ –800°\180° 63-61 НRСэ
* ХГ- 800о\150° 63-61 НRСэ
* ХВГ – 800о\150° 65-62 НRСэ
* ХВ5- 800/150° 65-62НRСэ
Однако эти стали не обладают теплостойкостью, она у них составляет 250°С
БЫСТРОРЕЖУЩИЕ СТАЛИ
Это стали, предназначенные для изготовления инструмента, работающего при высоких скоростях резания.
Это сталь, в отличие от других сталей, обладают высокой красностойкостью, т.е. способностью сохранять мартенситную структуру, а соответственно и твердость при температуре 500-600°С. У ранее рассматриваемых сталей твердость начинает падать при температуре 200о, так как мартенсит распадается на феррито-цементитную смесь.
Применение быстрорежущих сталей позволяет увеличить в 2-4 раза скорости резания и 10-30 раз увеличивает стойкость инструмента
Основной легирующий элемент, обеспечивающий красностойкость стали – это вольфрам и его химический аналог – молибден, а также хром, в таком количестве, при котором они связывают почти весь углерод в специальные карбиды. Теплостойкость увеличивается в присутствии кобальта и ванадия.
Марки быстрорежущих сталей:
Р18 Р6М5 Р9Ф5 Р9К5 Р10К5Ф5
Р9 Р6М3 Р14Ф4 Р9К10
Быстрорежущие стали относятся к ледебуритному карбидному классу
Состав стали Р18: 18 % вольфрама, 4 % хрома, 1 % углерода 1 % ванадия
* Структура литой быстрорежущей стали – сложная эвтектика – ледебурит, располагающаяся по границам зерен.
* В отожженном состоянии - легированный феррит + карбиды.
* В деформированном состоянии – эвтектика дробится и равномерно распределяются карбиды.
* После отжига (860-880°) – для улучшения обрабатываемости стали – структура – сорбитообразный перлит.
Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают за калке и многократному отпуску.
Температура закалки – 1270-1280°С для стали марки Р18
Температура закалки – 1210-1230°С для стали марки Р6М5
Высокая температура закалки - для более полного растворения вторичных карбидов и получения аустенита, легированного хромом, молибденом, вольфрамом и ванадием. при закалке аустенит переходит в мартенсит, охлаждающая среда – масло.
Структура после закалки – высоколегированный мартенсит, нерастворенные карбиды и остаточный аустенит. (25-30% Аост.)
Остаточный аустенит понижает режущие свойства и поэтому присутствие его в режущем инструменте – не допустимо. Поэтому инструмент после закалки подвергают трехкратному отпуску при температуре 560°С. при этом остаточный аустенит переходит в мартенсит и увеличивает твердость стали.
* Медленный нагрев – чтобы не было трещин.
* Быстрый нагрев – чтобы не было окалины
* Высокая температура – чтобы измельчить карбиды
* При охлаждении на воздухе – фиксируются аустенитное поле и карбиды
На быстрорежущие стали имеется Гост 19265 –73 – всего предусмотрено 14 марок. Данные стали дефицитны и дороги за счет вольфрама, поэтому разрабатываются безвольфрамовые быстрорежущие стали.