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 колёса, 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 (См. Закалка), Отпуску), в результате которой твёрдость И. С. Повышается до 60—66 HRC, прочность при изгибе — 2,5—3,5 Гн/м2 (250—350 кгс/мм2). С увеличением твёрдости 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 твёрдость 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 распространённых в СССР инструментальных сталей, % в среднем ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | Марка стали | C | Mn | Si  | Cr | W  | Mo | V | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Стали с небольшой устойчивостью против нагрева | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Углеродистые стали  | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | У8А | 0,8 | 0,25 | 0,25 | ≤0,1 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | У10А  | 1,0 | 0,25 | 0,25 | ≤0,1 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | У12А  | 1,2 | 0,25 | 0,25 | ≤0,1 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | У13А  | 1,3 | 0,25 | 0,25 | ≤0,1 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Низколегированные стали | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 9ХФ | 0,9 | 0,4 | 0,25 | 0,55 | — | — | 0,2 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 11ХФ | 1,1 | 0,5 | 0,25 | 0,55 | — | — | 0,1 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 13Х  | 0,3 | 0,4 | 0,25 | 0,55 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | В2Ф | 1,2 | 0,4 | 0,25 | 0,5 | 1,7 | — | 0,1 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Легированные стали | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Х | 1,0 | 0,3 | 0,2 | 1,5 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | ХВСГ | 1,0 | 0,75 | 0,85 | 0,9 | 0,85 | — | 0,1 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 7ХГ2ВМ | 0,75 | 2,1 | 0,3 | 1,7 | 1,1 | 0,7 | 0,15 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 6ХС | 0,65 | 0,25 | 0,8 | 1,1 | — | — | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Стали с повышенной устойчивостью против нагрева | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Х6ВФ  | 1,1 | 0,25 | 0,25 | 6 | 1,3 | — | 0,6 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Х6Ф4М | 1,65 | 0,25 | 0,25 | 6 | — | 0,8 | 3,8 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | X12М | 1,55 | 0,25 | 0,25 | 12 | — | 0,5 | — | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 55Х6В3СМФ | 0,55 | 0,25 | 0,8 | 6 | 3 | 0,8 | 0,8 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Стали, устойчивые против нагрева  | | (штамповые стали)  | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 4Х52ВФС | 0,4 | 0,25 | 1,0 | 5 | 2,0 | — | 0,8 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 4Х3БМФС | 0,4 | 0,35 | 0,8 | 3,5 | 1,0 | 1,4 | 0,7 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 3Х2В8Ф | 0,35 | 0,25 | 0,25 | 2,5 | 8,0 | — | 0,3 | |---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 2Х8В8М2К5 | 0,25 | 0,25 | 0,4 | 7,5 | 7,5 | 1,8 | 8,0 | ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Стали с небольшой устойчивостью против нагрева сохраняют высокую твёрдость 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 твёрдость (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 твёрдость. 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 твёрдости. 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 твёрдость до 63 HRC. Для этих сталей характерна высокая прокаливаемость (до 300—400 мм) и минимальные объёмные 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 твёрдость 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 твёрдость (до 64—68 HRC), идут на изготовление режущего инструмента (см. Быстрорежущая сталь). Стали с содержанием углерода до 0,4% (штамповые стали), имеющие более низкую твёрдость, 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..