Углеродистые инструментальные стали

Из-за низкой прокаливаемости они пригодны для мелкого инструмента или для инструмента сечением до 25 мм с незакаленной сердцевиной. При несквозной закалке меньше деформации; вязкая сердцевина повышает устойчивость к ударам и вибрациям. В сечениях более 25 мм закаленный слой получается тонким и продавливается во время работы.

Стали подвергают полной, а - неполной закалке. Стали , обеспечивающие более высокую вязкость, применяют для инструмента, подвергающегося ударам: деревообделочного, слесарного, кузнечного и штампового. После закалки их отпускают при на тростит (). Заэвтектоидные стали используют после низкого отпуска со структурой мартенсита и включениями карбидов, обеспечивающих повышенную износостойкость. Их применяют для инструментов с высокой твердостью на рабочих гранях (): режущего (напильники, пилы, метчики, сверла, резцы и т.д.), измерительного (калибры и т.д.) и небольших штампов, работающих при невысоких нагрузках и без нагрева.

Сталь применяют для инструмента, требующего наиболее высокой твердости: шаберов, гравировального инструмента.

 

Легированные стали для режущего инструмента

По теплостойкости эти стали делятся на низко- и высоколегированные.

Низколегированные стали ( и др.) содержат повышенное количество углерода и до легирующих элементов. Их подвергают неполной закалке и низкому отпуску. Эти стали имеют структуру мартенсита и избыточных карбидов (легированный цементит) и характеризуются высокой твердостью () и износостойкостью, однако, как и углеродистые, не обладают теплостойкостью. Низколегированные стали по сравнению с углеродистыми лучше прокаливаются и менее склонны к перегреву, поэтому их применяют для инструмента больших размеров и сложной формы с рабочей температурой до .

Основное свойство быстрорежущих сталей – высокая теплостойкость, которая обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами (), а также кобальтом. Инструмент из этих сталей сохраняет высокую твердость до и допускает в раз более интенсивные режимы резания, чем из сталей, не обладающих теплостойкостью. По своим режущим свойствам быстрорежущие стали делят на две группы:

· группу нормальной производительности образуют вольфрамовые (, , и др.) и вольфрамомолибденовые () стали, сохраняющие твердость не ниже до температуры ;

· группу повышенной производительности, к которой относятся стали, содержащие кобальт или повышенное количество ванадия: , , и др. Они превосходят стали первой группы по теплостойкости , твердости () и износостойкости, но уступают им по прочности и пластичности. Эти стали применяют для обработки высокопрочных сталей, коррозионностойких и жаропрочных сталей с аустенитной структурой и других труднообрабатываемых материалов.

Высокие режущие свойства быстрорежущие стали приобретают после закалки с высоких температур и последующего многократного отпуска. Структура стали в готовом изделии – мартенсит отпуска и карбиды. Отпуск обеспечивает выделение вторичных карбидов и распад остаточного аустенита.

Твердые сплавы

Спеченные твердые сплавы - материалы, состоящие из высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана, тантала, сцементированных металлической связкой. По режущим свойствам твердые сплавы превосходят быстрорежущие стали.

Спеченные твердые сплавы выпускают трех групп.

Первую (вольфрамовую) группу составляют сплавы системы WC-Co: (), , и др. Сплавы этой группы превосходят прочие по прочности, но уступают по твердости. Теплостойки до 800 °С. Их применяют при резке труднообрабатываемых материалов (чугуна, цветных металлов, фарфора, керамики и т.п.), для изготовления волочильного, бурового и штампового инструмента.

Вторую группу (титановольфрамовую) образуют сплавы системы TiC-WC-Co: Т30К4 (). Сплавы второй группы характеризуются более высокой теплостойкостью (900-1000 °С) и широко применяются для высокоскоростного резания сталей.

Третью группу (титанотанталовольфрамовую) образуют сплавы системы TiC-TaC-WC-Co: (). От предыдущей группы эти сплавы отличаются большей прочностью и лучшей сопротивляемостью вибрациям и выкрашиванию. Они применяются для наиболее тяжелых условий резания (черновая обработка стальных слитков, отливок, поковок).