Стали инструментальные марки: Марки инструментальной стали.

alexxlab | 23.04.2023 | 0 | Разное

Содержание

Инструментальные стали: свойства, характеристики, применение

Главная >
Блог >
Инструментальные стали: свойства, характеристики, применение

01.10.2022

Свойства металлов

Время чтения: 14

Редакция сайта VT-Metall

Сохранить статью:

Из этого материала вы узнаете:

Назначение инструментальных сталей
Общие характеристики инструментальной стали
Типы инструментальных сталей по ГОСТу
Характеристики высоколегированной инструментальной стали
Марки высоколегированной инструментальной стали

Инструментальные стали используются в производственной, медицинской сферах для изготовления точных, высокопрочных инструментов с твердой режущей кромкой и высокими показателями износоустойчивости.

Это наиболее сложные по составу и обработке сплавы.

Существует много видов инструментальной стали. Классифицируются они в зависимости от процентного содержания углерода и легирующих добавок. О том, где применяются такие сплавы, как маркируются, какими свойствами обладают, вы узнаете из нашего материала.

Назначение инструментальных сталей

Какая сталь инструментальная? Это металл, который содержит в составе углерод от 0,7 % и выше. Между собой инструментальные стали отличаются по содержанию вторичного карбида и по структуре делятся на доэвтектоидные, ледебуритные, заэвтектоидные. В доэвтектоидном сплаве нет вторичного карбида. В остальных структурах карбиды содержатся и формируются при эвтектоидных разновидностях или образуются при распаде мартенсита.

В современном производстве инструментальные стали в основном применяются для производства следующей продукции:

штамповочные детали, которые изготавливают горячим или холодным деформированием;
высокоточные изделия;
металлорежущие инструменты;
устройства для измерения;
формы, для литья под давлением.

Х12МФ

Изделия для работы под давлением 1 400–1 600 МПа. Износостойкие ролики профилировочного станка, эталонные зубчатые колеса, плашки резьбонакатные, кузнечные штампы, матрицы дыропрошивные сложные, пресс-штемпели вырубные и просечные, матрицы и пресс-штемпели холодного воздействия под давлением. Сталь этой марки не используют для сварных металлоконструкций

4-9ХС, ХВГ

Ответственные детали с улучшенной износоустойчивостью, усталостной прочностью, находящиеся в напряженном состоянии в зоне контакта. К ним можно отнести сверла, развертки, метчики, лерки, гребенки, инструменты для фрезерования, штемпели машинные, клейма для холодных работ. Сталь этой марки не используют для сварных металлоконструкций

4Х5МФС

Молотовые штампы мелкие, крупные молотовые или прессовые вставки при горячей деформации конструкционной стали и цветных сплавов в крупном производстве, формующая оснастка для литья под давлением различных сплавов

3Х3М3Ф

Приспособления для горячей деформации на кривошипных штамповочных прессах, которые подвергаются в ходе работы высокоинтенсивному охлаждению (в основном для небольшого инструмента), формующая оснастка для литья под давлением медного сплава, ножи для горячей резки металла

Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р6М5К8, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Р9М4К8, Р10М4К14, Р12М3К5Ф2, Р12М3К8Ф2, Р12М3К10Ф2, Р12М3К10Ф2

Сверла, развертки, метчики, фрезы дисковые, червячные и концевые, инструменты для зенкерования и протягивания, шеверы

Общие характеристики инструментальной стали

Существуют общие критерии для всех марок стали. Но к отдельным видам инструментальной стали (в зависимости от способов использования) предъявляются еще и характерные требования.

Отличия инструментальной стали от конструкционной:

Твердость инструментальной стали 60–65 единиц по шкале Роквелла.
Добавочная прочность, когда непостоянное сопротивление на разрыв выше 900 МПа.
Сопротивляемость абразивному износу.
Увеличенная прокаливаемость – способность инструментальной стали при закалке приобретать мартенситную структуру.
Красностойкость – способность стали сохранять при красном калении повышенную прочность и износостойкость.

Сплавы, которые используются в условиях холодного деформирования, различаются границей текучести и упругости, иметь гладкий рабочий слой и не изменяться в размерах и формах. А сплавы, которые применяются в условиях горячего деформирования, имеют повышенную теплопроводность, стойкость к термической обработке после закалки и устойчивость к изменениям температуры.

Стали, которые используют при производстве режущих инструментов, должны отвечать особым требованиям.

Типы инструментальных сталей по ГОСТу

Согласно ГОСТам, предусмотрена следующая классификация инструментальных сталей:

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-99) с маркировкой У10, У12 и т. д. Цифрой указывается количество углерода в сплаве. Размерность берут в сотых долях процента. Если сталь имеет меньшее число отрицательных включений, а именно серы или фосфора, которые ухудшают механические свойства стали, то такой сплав принято обозначать добавлением литеры «А» (У12А и т. п.).

Легированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-2000). Обозначаются Х, 5ХВГ, 9ХС и т. п. Первая цифра в маркировке обозначает сотую долю процента карбидов в сплаве. Если цифры нет, то процент карбида составляет 1 %. Литеры указывают на наличие в сплаве легирующих веществ.

Быстрорежущие инструментальные стали (ГОСТ 19265-73) обозначают буквой «Р». Цифра в маркировке показывает примерное количество вольфрама. Если в сплаве присутствуют кобальт или ванадий, то в маркировке пишут литеры «К» и «Ф». Хром в данной стали содержится в количестве 3-4 %, поэтому в маркировке его не показывают.
Штампованные инструментальные стали (ГОСТ 1265-74) обозначают так же, как и легированные. Бывают холодного и горячего деформирования.

Характеристики высоколегированной инструментальной стали

Для получения высоколегированной инструментальной стали берут за основу высокоуглеродистую быстрорежущую сталь с наличием углерода 0,7–1,4 % с большим содержанием карбидов хрома, вольфрама, молибдена и ванадия.

Это существенно увеличивает термостойкость сплава (до +670 °С), износостойкость и прочность изделий. Также эти свойства повышают практически в четыре раза скорость шлифования данного соединения по сравнению с другими сплавами из этой же группы (УС или НЛИС).

Основные свойства быстрорежущей инструментальной высококачественной стали:

Горячая твердость. Инструменты для резания изготавливают из быстрорежущей стали, которая способна сохранять твердость даже при температуре +600 °С. Это обусловлено тем, что в рабочем состоянии режущий инструмент интенсивно отдает тепло, часть (бывает до 80 %) которого идет на его разогрев. Это провоцирует отпуск материала и значительное снижение его твердости. Но стоит обратить внимание, что при температуре резания менее +200 °С твердость углеродистой стали будет выше, тем твердость быстрорежущей инструментальной стали при аналогичной обработке.

Красностойкость. Все марки инструментальной режущей стали имеют повышенный показатель красностойкости – коэффициент, определяющий промежуток времени, за который сталь способна выдержать большую температуру и сохранить при этом свои рабочие свойства.
Сопротивление разрушению. Быстрорежущая сталь более прочная, что позволяет сделать инструмент с большой глубиной и подачей резки.

Впервые быстрорежущая сталь («rapid steel», где «rapid» – это скорость) была создана в Британии.

Именно поэтому маркировка этой стали начинается с буквы «Р», а далее уже указывается цифра – процент содержания в ней вольфрама.

После указывают литеры «Ф», «М» и «К», показывающие долю в сплаве ванадия, молибдена и кобальта.

Быстрорежущую сталь принято делить на три группы в зависимости от наличия в ней отдельных элементов. Маркировка данного сплава указывает, к какому типу можно его отнести:

сталь марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др. – содержание кобальта до 10 %, вольфрама до 22 %;
сталь марок Р9К5, Р10Ф5К5, Р18Ф2К5 – содержание кобальта до 5 %, вольфрама до 18 %;
сталь марок Р65М, Р12, Р18, Р9 – содержание вольфрама до 16 %, кобальта не содержит.

Наличие вольфрама в сплаве влияет на режущие показатели быстрорежущей стали.

Важно понимать, что повышенное содержание вольфрама, кобальта и ванадия приводят к карбидной неоднородности сплава, что способствует раскрашиванию краев режущего инструмента при эксплуатации.

Если сталь содержит молибден, то весь срез будет иметь стабильные значения твердости.

Марки высоколегированной инструментальной стали

В обобщенный перечень высоколегированных инструментальных сталей и сплавов, которые последовательно появлялись в промышленности, входят Р9 и Р18 – самые первые марки легированной инструментальной стали. В состав сплава Р9 входит 0,8 % углерода, 4 % хрома, 9 % вольфрама, 2 % ванадия. Сплав Р18 содержит 0,8 % углерода, 4 % хрома, 18 % вольфрама, 1 % ванадия. Имеют повышенную теплоустойчивость.

Сталь Р18 отличается от Р9 увеличенной в два раза износостойкостью, т. к. содержит ориентировочно в 3 раза больше свободных карбидов. Также Р18 качественнее обрабатывается и меньше «прижигается». На основании этого сталь марки Р18 считается эталонной по отношению к другим маркам стали данной группы.

Чтобы улучшить режущие показатели инструментов для резания и уменьшить содержание дорогого вольфрама, российские ученые создали:

молибденовые режущие сплавы – марки Р9М4, Р6М5, Р6М3;
кобальтовые режущие сплавы – марки Р9К10, Р9К5;
ванадиевые режущие сплавы – марки Р18Ф2, Р14Ф4, Р12Ф3, Р9Ф5;
комбинированные быстрорежущие сплавы с легирующими добавками – марки Р18Ф2К5, Р12Ф2М3К8, Р12Ф4К5, Р6М5К5.

Эти и остальные марки (их больше 40) данной стали можно разделить на три группы в зависимости от производительности и теплоустойчивости – нормальная, повышенная и высокая:

Быстрорежущая сталь с нормальной теплоустойчивостью. Содержит вольфрам – Р9, Р12, Р18. Их современные отечественные аналоги – Р6М5 (зарубежный – HSS) и Р6М3.
Быстрорежущая сталь с повышенной теплоустойчивостью. Содержание молибдена – 2 %, вольфрама – 2–4 %, ванадия – 6–8 %. Либо сплав, который содержит молибден – 2 %, вольфрам – 9–10 %, ванадий – 4-5 %. Также сюда относятся сплавы с легирующими добавками (кобальт – 5 %, ванадий – 3,5-4 %, вольфрам ≤ 12 % или кобальт – 6–8 %, ванадий – 1,5-2 %, вольфрам ≤ 10 %). Марки этой стали – Р6М5К5, Р6М5К8, Р9К5 и зарубежный аналог – HSS Co.
Быстрорежущая сталь с высокой теплоустойчивостью, содержащая кобальт ≥ 12 %, вольфрам ≤ 18 % и ванадий ≤ 3,5 %. В отдельных марках сплава увеличивают процент молибдена, а содержание вольфрама уменьшают до ≤ 14 %.

Рекомендуем статьи

Сварка металла разной толщины: руководство для начинающих
Сварка металла разной толщины: руководство для начинающих
Подшипниковая сталь: марки и характеристики

Режущие инструменты для станочного оборудования производят из качественной режущей инструментальной стали.

Чтобы обоснованно выбрать марку инструментальной стали для определенных условий работы, специалисты металлообрабатывающих производств должны знать марки сплавов, их особенности и характеристики, ориентироваться в свойствах легирующих добавок и отличать быстрорежущую сталь от инструментальной нержавеющей стали, а также делать выбор, основываясь на технологических и эксплуатационных показателях, зависимых от легирующих добавок, которые входят в состав режущих инструментальных сталей.

Инструментальная сталь

Подразделяется на:

Инструментальную углеродистую;
Инструментальную легированную;
Инструментальную быстрорежущую.

Сортамент инструментальной стали должен соответствовать:

горячекатаной круглой – ГОСТ 2590-88 ;
горячекатаной квадратной – ГОСТ 2591-88 ;
кованой круглой и квадратной – ГОСТ 1133-88 ;
кованой полосовой – ГОСТ 4405-75 .

Инструментальная углеродистая сталь

Изготовляется согласно ГОСТ 1435-74 .

Инструментальная углеродистая сталь маркируется буквой У, что означает “углеродистая”, и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента. Если сталь повышенного качества, то в конце марки ставится буква А . Например: У12А содержит 1,2%С и является сталью повышенного качества.

Марки: У7, У8, У9, У10, У11,У12и У13.

Назначение: предназначены для изготовления инструмента (сверла, метчики, развертки, напильники и др.), работающего в относительно легких условиях резания (небольшие скорости, температура нагрева инструмента не выше 200^оС). Недостаток углеродистых инструментальных сталей заключается в низкой теплостойкости, т.е. быстром разупрочнении при нагреве.

Свариваемость: инструментальная углеродистая сталь не применяется для сварных конструкций.

Инструментальная легированная сталь (в том числе штамповая)

Изготовляется согласно ГОСТ 5950-2000 .

Марки: 9ХС, ХВГ, Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС и т.д.

Стали Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС относятся к разряду штамповых сталей.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: цифра – среднее содержание углерода в десятых долях процента, Х- легированная хромом, В – легированная вольфрамом, Г – легированная марганцем. Количество хрома, вольфрама, марганца в стали определяется ГОСТом.

Стали 9ХС и ХВГ взаимозаменяемы. Сталь 9ХС является заменителем марки 65Г.

Назначение: применяются для изготовления режущего инструмента (метчики, сверла, плашки, развертки, фрезы, протяжки), а также штампового инструмента более ответственного назначения, чем из углеродистых инструментальных сталей.

Свариваемость: инструментальная легированная сталь не применяется для сварных конструкций.

Инструментальная быстрорежущая сталь

Изготавливается согласно ГОСТ 19265-73 .

Марки: Р18, Р6М5, Р9К5 и т. д.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: Р – быстрорежущая, цифра – содержание вольфрама в десятых долях процента, М , К – легированная молибденом или кобальтом соответственно, их количество определяется ГОСТом.

Назначение: быстрорежущие стали наиболее характерны для режущих инструментов. Они сочетают в себе высокую теплоустойчивость (600-650⁰С в зависимости от состава и обработки), высокую твердость и износостойкость при повышенных температурах и повышенное сопротивление пластической деформации.

Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х свариваемость хорошая.

Вернуться к списку продукции

Что такое инструментальная сталь: свойства и руководство по выбору подходящей марки

Инструментальная сталь представляет собой сплав углерода, который производители используют для различных целей, включая механическую обработку и резку. Их отличительные свойства, в том числе твердость, стойкость к истиранию и деформации, делают их подходящими для обработки других материалов посредством резки и механической обработки.

Итак, что такое инструментальная сталь? Какими свойствами обладает инструментальная сталь? Чем он отличается от нержавейки? Какие бывают марки инструментальной стали? Как выбрать идеальный сплав для ваших целей обработки?

Читайте дальше, поскольку мы даем ответы на эти вопросы с глубоким пониманием инструментальной стали.

В отличие от низкоуглеродистой стали инструментальные стали имеют плотно упакованные металлические решетки с углеродными и металлическими компонентами. Они также содержат элементы, образующие карбиды, такие как молибден, хром, ванадий и вольфрам. Кроме того, их способность сопротивляться размягчению и при этом превосходно работать при высоких температурах обусловлена наличием никеля и кобальта.

Содержание карбида в инструментальной стали делает ее исключительно прочным углеродистым сплавом, износостойким и твердым. Кроме того, их химические и физические свойства делают их идеальными для выполнения тяжелых работ, таких как штамповка, резка, сверление и шлифование. Это также делает их пригодными для изготовления таких инструментов, как ручные инструменты и штампы для машин.

Теперь давайте рассмотрим его классификацию и применение.

Классификация инструментальной стали и ее применение

Существует шесть различных категорий инструментальной стали, включая; холоднодеформированные, водоупрочненные, горячедеформированные, быстрорежущие, ударопрочные и инструментальные стали специального назначения. Ниже приведены классификации инструментальных сталей и их применение.

1. Инструментальная сталь для холодной обработки

Это один из основных типов инструментальной стали. Он прочен, тверд и устойчив к износу в холодных условиях при температурах ниже 200ºC. Однако инструментальная сталь для холодной обработки плохо работает при воздействии горячих сред.

Кроме того, холоднодеформированная сталь обладает высокой обрабатываемостью. Это связано с наличием графита и смазкой, которую он обеспечивает. Более того, наиболее часто используемые марки инструментальной стали в этой категории включают; D2, O2, A2, D3 и D6.

Это различные подкатегории инструментальной стали для холодной обработки.

1.1 Инструментальная сталь с высоким содержанием хрома или марки D серии

Эта инструментальная сталь для холодной обработки также известна как нержавеющая из-за высокого содержания хрома и содержит 11-13% хрома. Хотя они имеют ограниченную коррозионную стойкость, содержание углерода в них 1,4-2,5% придает им высокую стойкость к истиранию. Это также позволяет им работать при температурах до 425ºC.

Кроме того, их способность подвергаться закалке в масле или на воздухе с минимальной деформацией дает возможность использовать эту инструментальную сталь для изготовления резцов. Это также делает инструментальную сталь серии D идеальной для изготовления закаточных и формовочных роликов, пресс-форм для литья пластмасс под давлением, центров токарных станков и ножей для деревообработки. Его другие области применения включают изготовление инструментов для полировки, штампов для ламинирования, вытяжных пуансонов, а также штампов для холодной экструзии.

1.2 Воздушная закалка или инструментальная сталь класса А

Эти типы инструментальной стали имеют содержание углерода 0,05-2,85% и содержание хрома до 5%. Кроме того, эта марка инструментальной стали очень прочная и обладает высокой износостойкостью. Общие области применения включают чеканку, тиснение, вырубку и смешивание штампов.

1.3 Закалка в масле или инструментальная сталь серии O

Закалка в масле в процессе производства, эта серия инструментальной стали имеет содержание углерода в пределах 0,85-2,00%. Они также прочны и имеют высокую стойкость к истиранию. Применение инструментальных сталей с закалкой в масле включает изготовление втулок, цанг, шаблонов, мастер-гравировальных роликов, пуансонов и нарезных гребенок для нарезания резьбы.

2. Водозакаленная инструментальная сталь

Инструментальная сталь этой категории содержит термообработанную углеродистую сталь. Изготовленная по низкой цене и закаленная в воде, закаленная в воде инструментальная сталь имеет содержание углерода в пределах 0,5-1-5%. Высокое содержание углерода в закаленных в воде сталях делает их хрупкими и твердыми. Однако он низок для других легирующих металлов, таких как вольфрам, никель или молибден, обычно менее 0,5%.

3. Инструментальная сталь для горячей обработки

Типы инструментальной стали этой категории обычно имеют содержание углерода менее 0,6%. Однако они содержат больший процент других легирующих элементов. Это позволяет им сохранять свои характеристики и оптимально работать даже при экстремальных температурах до 540ºC благодаря образованию большего количества карбидов.

Устойчивость инструментальной стали к высоким температурам делает ее идеальной для использования в производстве таких материалов, как металл и стекло, которые требуют высоких температур для оптимальной пластичности.

Кроме того, одним из преимуществ, которые получают инженеры от использования инструментальной стали этой категории, является ее неизменная функциональность даже после длительного воздействия тепла. Наиболее часто используемая инструментальная сталь в этой категории — h23.

В зависимости от процентного содержания легирующих элементов в эту категорию входят три основных легирующих элемента: молибден и хром.

3.1 Инструментальная сталь молибденового типа

Это инструментальная сталь для горячей обработки с высоким содержанием молибдена. Кроме того, этот тип инструментальной стали обладает высокой износостойкостью и термостойкостью, особенно в условиях экстремальных температур. Более того, их способность справляться с силой и теплом позволяет использовать инструментальную сталь молибденового типа на металлургических заводах в качестве режущих инструментов или штампов.

3.2 Инструментальная сталь вольфрамового типа

Этот тип инструментальной стали содержит 9-18% вольфрама и 2-4% хрома. Вольфрамовая инструментальная сталь для горячей обработки хоть и хрупкая, но обладает отличной термостойкостью. Кроме того, одним из способов избежать хрупкости этой инструментальной стали является предварительный нагрев ее до рабочей температуры перед использованием.

3.3 Инструментальная сталь с хромовым покрытием

Сталь с хромовым покрытием является наиболее часто используемым инструментом для горячей обработки и содержит 3-5% хрома. Они также могут содержать менее 5% других легирующих элементов, таких как молибден, вольфрам или ванадий. Общие области применения инструментальной стали хромового типа включают горячую штамповку, штамповки для горячей обработки и пресс-формы для литья пластмасс под давлением.

4. Сталь для быстрорежущих инструментов

Сталь для быстрорежущих инструментов содержит много элементов, в том числе 0,6% углерода, 3-5% хрома и 14-18% вольфрама. Более того, изобретение этой категории инструментальной стали отчасти положило начало эре современного производства. До изобретения быстрорежущих инструментальных сталей при длительной работе режущих инструментов и машин их эффективность снижалась из-за трения. Однако с этой инструментальной сталью режущие инструменты и кромки продолжают работать эффективно, работая на оптимальных скоростях.

Обычное применение быстрорежущей инструментальной стали включает производство полотен для механических пил, фрез, фрез, зубчатых фрез и сверл. Наиболее распространенной в этой категории является быстрорежущая инструментальная сталь М2.

5. Ударопрочная инструментальная сталь или сталь класса S

Ударопрочные инструментальные стали, разработанные для обеспечения высокого уровня ударопрочности, отличаются исключительной прочностью. Кроме того, прочность этой инструментальной стали обусловлена ее высокой ударной вязкостью и низким содержанием углерода. Эта категория инструментальной стали содержит легирующие элементы, встречающиеся в других категориях, а также 0,15-3% кремния.

Хотя эта сталь не обладает оптимальной стойкостью к истиранию, она обладает отличной ударопрочностью независимо от температуры. Кроме того, эти свойства делают инструментальные стали марки S идеальными для изготовления деталей отбойных молотков, кузнечных долот и деталей сцепления.

Кроме того, его другие применения включают горячие штампы, пневматические инструменты, рубильные ножи, долота для холодной и горячей обработки, штампы для горячей штамповки и штампы для холодного захвата. Инструментальная сталь S7 является самой популярной в этой категории.

6. Пластмассовые пресс-формы или инструментальные стали специального назначения

Это инструментальные стали, представляющие собой превосходное сочетание ударной вязкости, коррозионной стойкости, твердости и сопротивления износу. Кроме того, инструментальная сталь этой категории также обладает высокой ударной вязкостью и легко полируется.

Кроме того, инструментальные стали для изготовления пластиковых форм идеально подходят для компаний, использующих процессы экструзии и литья под давлением для производства пластика. Использование этой инструментальной стали для изготовления пресс-форм обеспечивает долговечность и надежность инструмента.

Также это инструментальные стали, созданные для специальных целей. И, как и закаленная в воде инструментальная сталь, эти стали закалены в воде. Инструментальные стали этой категории содержат стали с высоким содержанием железа, в то время как другие легирующие элементы либо отсутствуют, либо присутствуют в незначительных количествах. Экономичное добавление других легирующих элементов помогает улучшить механические свойства этой инструментальной стали, обеспечивая при этом, что она не такая дорогая, как другие инструментальные стали.

Примером инструментальных сталей специального назначения являются низкоуглеродистые литейные стали, используемые при литье термопластов. Эта специально изготовленная литейная сталь не требует высокой ударопрочности, но обладает отличной износостойкостью и термостойкостью. В общем, P20 является самой популярной используемой инструментальной сталью в этой категории.

Свойства инструментальной стали

Эта таблица марок инструментальной стали содержит наиболее распространенные инструментальные стали и их сравнительные свойства.

Тип	Сравнительные свойства
O1	Это одна из марок инструментальной стали с высокой размерной стабильностью при закалке. Его твердость при низких температурах также оптимальна. Ее максимальная твердость по шкале Роквелла составляет 65 HRC.
W1	Эта закаленная в воде инструментальная сталь, также известная как технический углерод, идеально подходит для использования в ситуациях, когда лучше всего подходит простая термообработка. Обладает отличной износостойкостью и хорошей прочностью. Он имеет максимальное значение HRC 68,9.0114
A2	Обладает более высокой термостойкостью и износостойкостью, чем O1. Он имеет максимальное значение HRC 63 с меньшими искажениями. Обладает отличной стойкостью к истиранию, а также износостойкостью.
D2	Обладая превосходной вязкостью и износостойкостью, этот тип инструментальной стали имеет максимальное значение HRC 65. Однако его трудно обрабатывать.
S7	Эта ударопрочная инструментальная сталь обладает высокой прочностью и пластичностью, но средней стойкостью к истиранию и износу. Он имеет максимальное значение HRC 61,9.0114
P20	Этот специальный тип инструментальной стали имеет максимальную твердость HRC 32. Он идеально подходит для обработки деталей для литья под давлением и пластиковых форм . Он также обладает высокой устойчивостью к растрескиванию под действием термической усталости. Она имеет максимальную твердость HRC 54
M2	С максимальной твердостью HRC 65 эта быстрорежущая инструментальная сталь обладает превосходной стойкостью к истиранию и ударной вязкостью.

Особенности выбора марки инструментальной стали Обработка

Инструмент или продукт, который вы хотите обрабатывать, играет огромную роль в выборе типов инструментальной стали. Кроме того, марки стали обладают различными свойствами, что делает их идеальными для различных применений и применений. При выборе сплава для обработки инструментальной стали следует учитывать некоторые свойства.

Свойства инструментальной стали

Существуют различные марки инструментальной стали для обработки металлов. Кроме того, они отличаются друг от друга химическим составом, диапазоном температур, а также типом закалки.

Тем не менее, идеальными марками инструментальной стали для механической обработки являются стали для холодной обработки, такие как O1, D2 и A2, и инструменты из быстрорежущей стали, такие как M2. Хотя O1 имеет высокую твердость, он обладает хорошей обрабатываемостью. Эта марка стали идеально подходит для обработки режущих инструментов и сверл.

D2 также имеет хорошую обрабатываемость благодаря высокому содержанию углерода и хрома. Он обладает хорошей прочностью и износостойкостью, что делает его идеальным для обработки инструментов, которые должны служить долго.

Кроме того, инструментальная сталь A2 имеет хороший баланс прочности и износостойкости. Он также имеет хорошую обрабатываемость. Эта инструментальная сталь идеально подходит для формовки пуансонов, штампов для литья под давлением и штампов для обрезки.

Уровни скорости

Не все инструментальные стали оптимально работают при высоких скоростях. Использование неправильного сплава инструмента для обработки со временем приведет к снижению твердости и износостойкости инструментальной стали. Итак, если вы хотите использовать инструментальную сталь при быстром движении, лучше всего изготавливать инструмент из быстрорежущей инструментальной стали. Причина в том, что они обладают более высокой устойчивостью к износу и экстремальным температурам даже на высоких скоростях.

Стоимость инструментальной стали

Стоимость является важным фактором, который следует учитывать при выборе марки инструментальной стали для обработки стали с ЧПУ. Однако всегда лучше не срезать углы при выборе материала, поскольку вы можете потратить больше, если инструмент преждевременно выйдет из строя.

Таким образом, прежде чем выбрать конкретную марку инструментальной стали для механической обработки, лучше всего провести анализ рентабельности. Этот анализ позволит убедиться, что выбранный материал достаточно подходит для обеспечения требуемой производительности.

В чем разница между инструментальной сталью и нержавеющей сталью?

Хотя они оба являются стальными сплавами, нержавеющая сталь и инструментальная сталь отличаются друг от друга по составу, свойствам и применению. Вот различия между этими двумя типами стали.

Инструментальная сталь и нержавеющая сталь: свойства

И нержавеющая, и инструментальная стали различаются по свойствам. Это различие обусловлено разнообразием составляющих их элементов. С химической точки зрения инструментальная сталь представляет собой сплав углерода с другими легирующими элементами, включая вольфрам, хром, молибден и ванадий.

Например, благодаря наличию карбидов в инструментальной стали она чрезвычайно прочна, поддается механической обработке и устойчива к износу. Как правило, инструментальные стали более прочные и имеют лучшую прочность на растяжение, чем нержавеющая сталь. Это делает их идеальными для производства тяжелых режущих инструментов. С другой стороны, отсутствие или пониженное содержание хрома делает эту сталь склонной к коррозии.

Кроме того, нержавеющая сталь представляет собой хромоникелевый сплав с никелем, азотом, титаном, серой, молибденом и кремнием в качестве других легирующих элементов. Обладает высокой устойчивостью к ржавчине и коррозии благодаря наличию хрома. Более того, он обычно имеет гладкую, блестящую и блестящую поверхность.

Инструментальная сталь и нержавеющая сталь: области применения

Производители используют инструментальную сталь в основном для изготовления инструментов. Он применяется в таких инструментах, как дрели, молотки, пилы и другие режущие инструменты, основные инструменты, используемые в мастерской. Производители производят инструменты этой категории для производства и изготовления, практически не заботясь о внешнем виде и гигиене. Вместо этого основное внимание уделяется прочности и стойкости к износу, характеристикам, которые могут повысить эффективность таких инструментов при одновременном снижении частоты их обслуживания и замены.

С другой стороны, нержавеющая сталь находит применение в самых разных отраслях. Его устойчивость к коррозии и блестящий внешний вид делают его идеальным для использования в архитектуре и других наружных установках, где неизбежно воздействие факторов окружающей среды. Сталь этой категории также гигиенична, ее легко чистить и обслуживать, что делает ее идеальной для использования в пищевой и медицинской промышленности. Например, он применяется в производстве кухонной утвари и медицинских инструментов, таких как зеркала, иглы, костные пилы и скальпели.

Получите высококачественные детали из инструментальной стали в WayKen

Как надежный и уважаемый производитель, WayKen специализируется на различных производственных процессах, включая механическую обработку с ЧПУ, 3D-печать, быструю оснастку, чистовую обработку поверхности и т. д. Независимо от того, требуется ли вам обработка инструментальной стали или услуги по литью стали, мы все можем удовлетворить ваши потребности.

Более того, если вы не уверены, какая марка инструментальной стали идеально подходит для вашего изделия? Не беспокойтесь, у нас есть команда профессионалов и инженеров, которые гарантируют, что вы выберете правильные стальные материалы для достижения наилучших результатов. Не стесняйтесь обращаться к нам за предложением или любыми другими вопросами, которые могут у вас возникнуть.

Инструментальная сталь представляет собой углеродистый сплав с разнообразным применением и имеет различные категории в зависимости от процентного содержания других легирующих элементов, типа закалки и диапазона температур. Выбор правильных марок инструментальной стали для вашего проекта часто определяет разницу между успешным инструментом и неудачным.

Почему инструментальная сталь выходит из строя?

Инструментальная сталь выходит из строя в основном из-за проблем с термообработкой и непонимания свойств инструментальной стали. Это приводит к отказам в виде выкрашивания, пластической деформации, растрескивания и т. д.

Что делает инструментальную сталь идеальной для обработки?

Инструментальная сталь идеально подходит для механической обработки благодаря своим полезным свойствам, таким как сопротивление истиранию и деформации, твердость и способность сохранять режущую кромку независимо от повышенных температур.

Можно ли фрезеровать инструментальную сталь?

Да, инструментальную сталь можно фрезеровать. Однако процесс, используемый для фрезерования инструментальной стали, отличается от процесса, используемого для обычных операций фрезерования.

Какая инструментальная сталь самая твердая?

Самыми твердыми инструментальными сталями являются стали с высоким содержанием ванадия. Категория инструментальной стали с самым высоким процентным содержанием ванадия — это инструментальная сталь для холодной обработки, обладающая отличной износостойкостью.

Все об инструментальной стали: определение, типы и применение

Высокоуглеродистые и легированные стали, известные как «инструментальные стали», часто используются для изготовления фрез, разверток, бит и других предметов, необходимых для обработки металлов, пластмасс и дерева. . Инструментальные стали обычно содержат кобальт или никель для повышения прочности и производительности при высоких температурах, а также карбидообразователь для повышения износостойкости, в том числе: хром, ванадий, молибден и вольфрам в различных сочетаниях. Большая часть инструментальной стали производится в электродуговых печах, где ее плавят, очищают, доводят до нужного состава, затем разливают в слитки, охлаждают и отжигают для подготовки к дальнейшей обработке. Некоторые инструментальные стали производятся методом порошковой металлургии или другими специализированными процессами.

В этой статье обсуждаются общие характеристики инструментальных сталей, различные составы инструментальных сталей, различные марки инструментальных сталей и области применения инструментальных сталей.

Что такое инструментальная сталь?

Название «инструментальная сталь» относится к ряду углеродистых и легированных сталей, которые особенно хорошо подходят для использования в производстве инструментов. Эти стали отличаются твердостью, износостойкостью, ударной вязкостью, устойчивостью к размягчению при высоких температурах. Эти свойства делают их подходящими кандидатами для изготовления инструментов, включая развертки, сверла, штампы и ручные инструменты.

Они делятся на многочисленные категории в зависимости от их особенностей и внешнего вида. Различают семь основных типов инструментальных сталей: водозакаливаемые, жаропрочные, холоднодеформированные, ударопрочные, литейные, быстрорежущие и инструментальные стали специального назначения. Например, присутствие карбидообразующих элементов, таких как хром, ванадий, молибден и вольфрам, является ключевыми отличительными чертами быстрорежущих инструментальных сталей. Их характеристики при высоких температурах улучшаются за счет добавления кобальта или никеля. Инструментальные стали обычно подвергаются термообработке для повышения их твердости и используются для штамповки металлов, формовки, резки, резки и формовки пластмасс.

Из чего состоит инструментальная сталь?

Инструментальные стали состоят из различных комбинаций карбидообразующих металлов, таких как хром, молибден, вольфрам и ванадий. Эти сплавы на основе железа имеют относительно высокое содержание углерода для прочности и карбидообразования. Замещающие растворенные вещества, такие как никель и кобальт, добавляются для повышения жаропрочности. Карбидообразующие металлы, такие как хром, молибден, вольфрам и ванадий, добавляются для повышения твердости и износостойкости. Они делятся на различные категории в зависимости от их состава и характеристик, включая: инструментальные стали для холодной обработки, инструментальные стали для горячей обработки и быстрорежущие инструментальные стали.

Сколько углерода в инструментальной стали?

Процентное содержание углерода в инструментальных сталях обычно находится в диапазоне от 0,7 до 1,5 мас. % углерода. Однако некоторые инструментальные стали могут содержать до 2,1 % углерода, а другие — менее 0,25 %. Твердость, прочность и прокаливаемость повышаются с увеличением концентрации углерода. Однако из-за своей склонности к образованию мартенсита углерод также делает материалы более хрупкими и менее свариваемыми.

Как производится инструментальная сталь?

Инструментальная сталь изготавливается различными способами. Один из основных способов – через электродуговую печь (ЭДП). ЭДП производится путем плавления переработанного стального лома в электродуговой печи вместе с легирующими компонентами. Чтобы остановить окисление, расплавленную смесь смешивают с химикатами и бросают в огромный ковш. Затем сталь может стекать в огромные формы для формирования слитков после того, как примеси будут удалены на этой стадии рафинирования.

Альтернативой ЭДП является электрошлаковое рафинирование (ЭШП). С помощью этого метода слитки с гладкими поверхностями без трубок (отверстий) или пористости (несовершенств) создаются с использованием метода прогрессивного плавления. Это создает очень высококачественную сталь с небольшим количеством дефектов. Другие общие этапы производства инструментальной стали включают:

Отжиг: Сталь нагревают до определенной температуры и выдерживают ее в течение определенного времени, прежде чем снова охладить. Этот процесс вызывает изменение молекулярной структуры стали, делая ее менее хрупкой и более пригодной для обработки.
Горячее или холодное волочение: Процессы волочения используются на инструментальной стали для достижения более высоких допусков, меньших размеров или уникальных форм. Из-за высокой прочности и ограниченной пластичности инструментальных сталей применяют многочисленные проходы или горячее волочение при температурах до 540 °С. Холодное волочение обычно ограничивается одним легким проходом, чтобы предотвратить поломку сырья.

Где используется инструментальная сталь?

Инструментальные стали используются в различных отраслях промышленности и в различных областях, включая: резку, формование, резку и штамповку металлов и пластмасс; экструзия пластиковых компонентов, таких как трубы и оконные рамы из винила; и производство штампов для прессования металлического порошка в форме шестерен.

Каковы свойства инструментальной стали?

Инструментальная сталь обладает тремя ключевыми свойствами: износостойкость, термостойкость и ударная вязкость. Легирующие элементы добавляются для повышения прочности, износостойкости, твердости и ударной вязкости. Степень устойчивости стали к деформации измеряется ее твердостью. Тест Роквелла C чаще всего используется для измерения твердости инструментальных сталей. В зависимости от сорта закаленные инструментальные стали для холодной обработки имеют твердость около 58/64 HRC (Rockwell C). Большинство из них обычно имеют твердость 60/62 HRC, в то время как некоторые из них иногда используются до 66 HRC.

Какая температура требуется для закалки инструментальной стали?

Температура, используемая для закалки инструментальной стали, зависит от химического состава стали. Различные типы инструментальной стали обычно подвергаются термообработке при критических температурах, которые определяются типом стали и обычно находятся в диапазоне 760-1300 °C. Затем за этим этапом следует этап контролируемого охлаждения.

Основные типы инструментальной стали?

Инструментальные стали можно разделить на семь основных категорий. В таблице 1 ниже перечислены категории с соответствующими символами и атрибутами:

1. Инструментальные стали, закаливаемые в воде (обозначение W)

Инструментальные стали марки W представляют собой высокоуглеродистую сталь, требующую закалки в воде, поскольку низкое содержание легирующих элементов обеспечивает более низкую прокаливаемость по сравнению с другими инструментальными сталями. Небольшие количества других элементов, таких как марганец, молибден и силикон, могут быть добавлены в сталь для дополнительной функциональности. Эта группа инструментальных сталей дешевле, чем другие, что делает ее популярным выбором для многих основных применений. Хотя зачастую она стоит дешевле других видов инструментальных сталей, ее нельзя использовать в ситуациях, когда присутствуют высокие температуры — при 150 °С они начинают заметно размягчаться. Эта сталь может достигать высоких уровней твердости, но она более хрупкая по сравнению с другими инструментальными сталями. Закалка в воде, которая может привести к большему короблению и растрескиванию, требуется для всех инструментальных сталей класса W. Некоторые распространенные области применения – изготовление штампов для холодной высадки, инструментов для тиснения, промышленных режущих инструментов и разверток.

2. Ударопрочная инструментальная сталь (обозначение S)

Ударопрочная инструментальная сталь была создана для того, чтобы выдерживать нагрузки при низких температурах с достаточной твердостью в горячем состоянии. Металлы класса S характеризуются высокой ударной вязкостью при ограниченной стойкости к истиранию. Стали типа S не относятся к числу жаропрочных инструментальных сталей, с температурным пределом до 537 °С.

Типичные области применения: зубила, инструменты для котельных, кулачки инструментальных патронов, цанги, детали муфт, штампы для горячей и холодной штамповки, лезвия для горячей и холодной резки и ножи для измельчения.

3. Стали для пресс-форм (обозначение P)

Инструментальные стали типа P используются для изготовления литейных сталей для изготовления пластиковых деталей. Эти стали являются подходящими формами и штампами для таких процессов, как холодная штамповка, горячая ковка, литье под давлением и литье пластмасс под давлением. Обычные марки инструментальной стали для пресс-форм включают P20 и 420 (высокоочищенная нержавеющая сталь для пресс-форм).

4. Инструментальные стали для холодной обработки

Инструментальные стали для холодной обработки делятся на три категории: закалка на воздухе (класс A), закалка в масле (класс O) и высокоуглеродистый хром (класс D). ) инструментальные стали. Эта группа инструментальных сталей отличается средней твердостью, высокой износостойкостью и высокой прокаливаемостью. Обычно они используются при изготовлении более крупных деталей или деталей, которые требуют минимальной деформации при закалке.

Инструментальная сталь класса А — это стали с воздушным охлаждением. Эти стали сочетают в себе преимущества свойств глубокой закалки, равных маркам закалки на воздухе, с низким диапазоном температур закалки, аналогичным маркам закалки в масле. По сравнению с другими марками закалки на воздухе или в масле, инструментальная сталь A6 демонстрирует наименьшую деформацию. Эта инструментальная сталь легко обрабатывается и имеет хороший баланс прочности и износостойкости. Его обычное использование включает: чеканку, кулачки, гибку штампов, оправки и вырубку.

Инструментальные стали класса O обозначают стали, закаливаемые в масле. Он прочен, имеет хорошую стойкость к истиранию и используется в различных областях. Области применения включают в себя: гребенки (нарезание резьбы), оправки, втулки и заготовку штампов.

Инструментальные стали типа D имеют содержание хрома 10-13%. Они могут сохранять свою твердость до 425 °C. Эти стали также являются закаливаемыми на воздухе сталями с высокой прокаливаемостью, малой деформацией, хорошей износостойкостью и хороши для больших производственных циклов. Общие области применения: блоки для литья под давлением, штампы для волочения и ковки.

5. Инструментальные стали для горячей обработки (обозначение H)

Инструментальные стали марки H используются для обработки материалов при высоких температурах, за исключением резки. Инструментальная сталь марки H тверже и прочнее и идеально подходит для применений, в которых сталь будет подвергаться воздействию высоких температур в течение длительных интервалов времени. Эти металлы имеют изрядное количество легирующих элементов с небольшим содержанием углерода.

Инструментальная сталь марки H часто используется для таких применений, как: корпуса штампов холодной высадки и процессы горячей экструзии магния или алюминия.

6. Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали (HSS) делятся на М-тип (на основе молибдена) и Т-тип (на основе вольфрама). Молибденовые стали имеют более короткий диапазон закалки и более низкую температуру закалки, чем вольфрамовые марки, из-за их несколько более низкой температуры плавления. Хотя быстрорежущие инструментальные стали типа M немного менее твердые, чем быстрорежущие инструментальные стали типа T, они более долговечны.

HSS часто используются в режущих инструментах, насадках, сверлах и полотнах для пил. Эти стали способны выдерживать высокие температуры без потери твердости. Быстрорежущие стали названы так потому, что они могут резать при более высоких скоростях инструмента и подаче, чем простые высокоуглеродистые стали. По сравнению с обычными углеродистыми и инструментальными сталями, марки быстрорежущей стали обычно демонстрируют более высокие уровни твердости и стойкости к истиранию (обычно связанные с компонентами вольфрама и ванадия, часто используемыми в быстрорежущих сталях).

7. Инструментальные стали специального назначения

Инструментальные стали специального назначения слишком дороги по сравнению с обычными инструментальными сталями W-типа. Их особый состав и качество делают их пригодными для специальных применений, которые не могут быть выполнены со сталью W. Эти стали не требуют дополнительных затрат на содержание сплава другой инструментальной стали и сопутствующих проблем с термообработкой.

Инструментальные стали специального назначения делятся на две группы: низколегированные (тип L) и углеродисто-вольфрамовые (тип F). Инструментальные стали L-типа используются там, где в приоритете износостойкость и прочность, в том числе: подшипники, диски сцепления, ролики, ключи, кулачки и цанги. Стали с повышенным содержанием углерода используются для штампов, сверл, калибров, накаток и метчиков.

Стали типа F являются инструментальными сталями, закаливаемыми в воде. Эти стали идеально подходят для применений, требующих высокой износостойкости, но не высокой термостойкости или ударопрочности. Общие области применения сталей F-типа включают: ножи для резки бумаги, протяжки, инструменты для полировки, развертки и калибры-пробки.

Подходит ли инструментальная сталь для литья под давлением?

Да, инструментальные стали подходят для форм для литья пластмасс под давлением, поскольку они тверже других металлов. Их твердость позволяет им выдерживать многократные циклы нагревания и охлаждения без образования трещин. Они также более износостойкие, чем более мягкие сплавы.

Если вы хотите узнать больше об инструментальной стали или хотите узнать, подходит ли инструментальная сталь для вашего применения, воспользуйтесь нашим инструментом для расчета котировок или свяжитесь с представителем Xomtery сегодня.

Резюме

В этой статье представлена инструментальная сталь, объясняется, что это такое, и обсуждаются основные типы инструментальной стали и их характеристики. Чтобы узнать больше об инструментальной стали, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей и других дополнительных услуг для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.

Заявление об отказе от ответственности

Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей.