Большая советская энциклопедия - инструментальная сталь

Инструментальная сталь, углеродистая или легированная сталь для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов холодного и горячего деформирования, а также деталей машин, испытывающих повышенный износ при умеренных динамических нагрузках (шарико- и роликоподшипники, зубчатые колеса, ходовые винты в высокоточных станках и др.). Как правило, И. с. содержит более 0,6—0,7% С; исключение — штамповые стали для горячего деформирования, содержащие 0,3—0,6% С. Для улучшения эксплуатационных свойств И. с. подвергают термической обработке (закалке, отпуску), в результате которой твердость И. с. повышается до 60—66 HRC, прочность при изгибе — 2,5—3,5 Гн/м2 (250—350 кгс/мм2). С увеличением твердости повышается и износостойкость И. с. — способность сохранять неизменные размеры и форму рабочей поверхности при трении с высокими давлениями. И. с., легированные хромом и марганцем, обладают более высокой закаливаемостью и прокаливаемостью, чем углеродистые. Повышенная красностойкость И. с. — способность сохранять высокую твердость и износостойкость при температурах до 500—700 °С — достигается легированием сталей вольфрамом, молибденом, ванадием. В зависимости от устойчивости против нагрева, возникающего в процессе эксплуатации, И. с. подразделяют на три группы (см. табл.). Химический состав широко распространенных в СССР инструментальных сталей, % в среднем Марка сталиCMnSiCrWMoV Стали с небольшой устойчивостью против нагрева Углеродистые стали У8А0,80,250,25?0,1——— У10А1,00,250,25?0,1——— У12А1,20,250,25?0,1——— У13А1,30,250,25?0,1——— Низколегированные стали 9ХФ0,90,40,250,55——0,2 11ХФ1,10,50,250,55——0,1 13Х0,30,40,250,55——— В2Ф1,20,40,250,51,7—0,1 Легированные стали Х1,00,30,21,5——— ХВСГ1,00,750,850,90,85—0,1 7ХГ2ВМ0,752,10,31,71,10,70,15 6ХС0,650,250,81,1——— Стали с повышенной устойчивостью против нагрева Х6ВФ1,10,250,2561,3—0,6 Х6Ф4М1,650,250,256—0,83,8 X12М 1,550,250,2512—0,5— 55Х6В3СМФ0,550,250,8630,80,8 Стали, устойчивые против нагрева (штамповые стали) 4Х52ВФС0,40,251,052,0—0,8 4Х3БМФС0,40,350,83,51,01,40,7 3Х2В8Ф0,350,250,252,58,0—0,3 2Х8В8М2К50,250,250,47,57,51,88,0 Стали с небольшой устойчивостью против нагрева сохраняют высокую твердость до 150—200°C, применяются для резания мягких материалов с небольшой скоростью и для холодного деформирования. Углеродистые стали этой группы характеризуются малой прокаливаемостью — изделия диаметром (толщиной) более 15—20 мм получают при закалке высокую твердость (до 65 HRC) только в тонком поверхностном слое, сохраняя мягкую и вязкую сердцевину. Из-за повышенной деформации при закалке с охлаждением в воде из углеродистой стали изготовляют преимущественно инструменты простой формы — напильники, зенкеры, ручные метчики и др. Имеющие несколько лучшую прокаливаемость низколегированные стали используют для инструментов небольших сечений, от которых требуется высокая и равномерная твердость: ножовочных полотен для ручной резки металлов, лезвий бритв, круглых пил по дереву и др. Легированные стали этой группы обладают повышенной прокаливаемостью (от 25—100 мм) и применяются для измерительных инструментов, колец и шариков подшипников качения, штампов сложной формы и др. Стали с повышенной устойчивостью против нагрева сохраняют свои эксплуатационные свойства при нагреве до 250—400 °С. В основном это легированные стали с высоким содержанием хрома (до 12%). Они имеют повышенную износостойкость в условиях абразивного изнашивания, так как содержат в структуре до 20—30% карбидов хрома и ванадия высокой твердости: Me7C3 (1200—1400 HV) и MeC (2000 HV). После термической обработки (закалка с охлаждением на воздухе, в масле или в расплавленных солях с температурой 150—180 °С) они приобретают твердость до 63 HRC. Для этих сталей характерна высокая прокаливаемость (до 300—400 мм) и минимальные объемные изменения при закалке. Из высокохромистых сталей изготовляют крупные штампы, испытывающие повышенный износ, стойкие в агрессивных средах хирургические инструменты и др. Стали, устойчивые против нагрева, сохраняют твердость до 560—700 °С. Основными легирующими элементами таких сталей, обеспечивающими их красностойкость, являются вольфрам и молибден. Стали, имеющие повышенное содержание углерода (0,7—1,5%) и высокую твердость (до 64—68 HRC), идут на изготовление режущего инструмента (см. Быстрорежущая сталь); стали с содержанием углерода до 0,4% (штамповые стали), имеющие более низкую твердость, но лучшую вязкость, применяют для штампов горячего деформирования, форм для литья металлов под давлением и др. Лит.: Гуляев А. П., Малинина К. А., Саверина С. М., Инструментальные стали. Справочник, М., 1961; Геллер Ю. А., Инструментальные стали, 3 изд., М., 1968 (имеется библ.). Ю. А. Геллер.