Инструментальные стали

Углеродистая инструментальная сталь является дешевым и доступным материалом, пригодным для изготовления слесарных и других инструментов, работающих с небольшой скоростью. Углерод увеличивает твердость инструментальной стали и уменьшает ее вязкость, делает хрупкой. Поэтому при выборе стали следует принимать во внимание условия работы инструмента. Для инструментов, работающих в условиях ударных нагрузок, выбирают сталь с меньшим содержанием углерода и, наоборот, инструменты, работающие в спокойных условиях с постоянной нагрузкой, изготовляют из стали с большим содержанием углерода.

Инструменты, изготовленные из углеродистой инструментальной стали, закаливают и затем для уменьшения хрупкости и снятия внутренних напряжений отпускают. Хотя твердость закаленной стали при этом и понижается, но она достаточна для обработки всех металлов, если они не закалены.

Тем не менее углеродистая инструментальная сталь имеет ограниченное применение. Причиной является ее малая теплостойкость. При температурах выше 200° С она начинает терять твердость и быстро изнашивается, а при 300° С теряет свои режущие способности. Поэтому эту сталь применяют для изготовления только таких режущих инструментов, условия работы которых не вызывают появления высоких температур.

Из легированных сталей для изготовления металлорежущих инструментов применяют ванадиевые, хромовые, высокохромовые, хромокремниевые, хромомарганцевые, вольфрамовые, хромовольфрамовые и хромовольфрамомарганцевые стали. После изготовления инструмента сталь закаливают при температурах, соответствующих ее составу, и затем при соответствующих температурах отпускают. Легированную инструментальную сталь используют для изготовления инструментов, условия работы которых отвечают свойствам данного вида стали.

Быстрорежущая инструментальная сталь обладает по сравнению с углеродистой значительно большей износоустойчивостью, более высокой теплостойкостью и вязкостью, выдерживает температуру 600° С без потери режущей способности.

Выбор марки быстрорежущей стали зависит от условий работы инструмента. В области малых скоростей резания сталь Р9 уступает по износоустойчивости стали P18 и последняя имеет определенные преимущества. При больших скоростях резания сталь Р9 не только не уступает в износоустойчивости стали P18, но даже несколько ее превосходит.

Для экономии быстрорежущей стали, ввиду высокого содержания в ней легирующих элементов, целесообразно делать из нее только режущую часть или пластинки соответствующей формы и размеров. Режущую часть инструмента, изготовленную из быстрорежущей стали, сваривают с хвостовой или крепежной частью из конструкционной стали посредством стыковой сварки. Наваривание пластинки в гнездо державки или корпуса (рис. 241, а и б) производится чаще всего нагреванием обеих деталей в печи и последующим обжатием ручным прессом.

Термическая обработка быстрорежущей стали складывается из закаливания и многократного отпуска, после которого твердость стали повышается.

Теплостойкость и износостойкость быстрорежущей инструментальной стали при достаточной вязкости делает ее применимой для изготовления всех металлорежущих инструментов, работающих в температурных условиях, не превышающих 600° С. Однако для экономии легирующих элементов, содержащихся в стали в большом количестве, применение быстрорежущей стали P18 ограничивают режущими инструментами сложной формы и инструментами, предназначенными для выполнения очень точных работ.