Характеристики и марки инструментальных сталей. Что такое инструментальная сталь.

Закалка повышает твердость углеродистых сталей, поскольку закалка создает оптимальную структуру сплава железо-углерод. Разновидности этой микроструктуры:

Инструментальные стали

Если металл содержит более 0,7% углерода, такой материал называется инструментальной сталью. Инструментальные стали являются основой металлургической промышленности для производства измерительных приборов, пресс-форм, режущих инструментов и других точных изделий. Отличительными чертами этого материала являются твердость и прочность. Они подвергаются термической обработке, чтобы максимально повысить их ценность. Существует два типа инструментальной стали, которую вы можете купить в Orinox.

Инструментальная сталь называется качественной, если ее содержание не превышает 0,03% серы и 0,035% фосфора, и высококачественной, если содержание этих веществ не превышает 0,02% и 0,03% соответственно. Основным компонентом сплава является железо. Его доля обычно составляет 97-99,5 %, остальное — остаток:

• никель, хром и медь — добавляются в зависимости от будущего применения;
• азот, фосфор, водород, кислород и сера — эти вещества всегда присутствуют в сплавах, так как их невозможно удалить;
• кремний и марганец — их содержание зависит от технологического процесса выплавки металла.

Углерод намеренно добавляется при производстве инструментальной стали, что положительно влияет на сплав даже в небольших количествах. Его содержание в составе способствует получению стали со следующими свойствами:

1. Пластичность и ударная вязкость.
2. Высокая степень прочности.
3. Большие показатели хладоломкости.

Продукция изготавливается в соответствии с установленным стандартом. В зависимости от сферы применения инструментальная сталь купить можно разных размеров, толщины и ширины. Этот материал широко применяется в промышленности, где из него изготавливают ножи, пружины, сверла, угольники и другие режущие инструменты.

Виды и марки инструментальных сталей

Высокая твердость и низкая стоимость являются основными преимуществами сплавов. Однако у них есть и недостатки. Главный недостаток — низкая износостойкость, поэтому этот материал не подходит для изготовления различных приборов и деталей машин. Существует три основных вида стали:

• углеродистая;
• легированная;
• быстрорежущая.

При нагревании углеродистой стали ее прочность снижается, поэтому ее используют для изготовления инструментов, работающих на низких скоростях, при условии, что температура нагрева не достигает 200 градусов. К таким сплавам относятся следующие: У7, У8, У10Ф, У12, У13.

Легированные стали (Ch12MF, 4X5MFS) содержат никель, медь и марганец. Эти компоненты предназначены для улучшения свойств материала. Они используются для производства сверл, фрез, плашек, метчиков и других режущих инструментов.

Быстрорежущая или высоколегированная инструментальная сталь получается путем добавления в состав молибдена. Этот тип сплава особенно подходит для инструментов, подвергающихся воздействию высоких температур (до 6500 градусов Цельсия). К маркам быстрорежущей стали относятся R6M5, R18 и R12MF5.

Прокат, полученный холодной или горячей штамповкой, называется кованой инструментальной сталью. Она используется для изготовления пресс-форм и отверстий.

Где применяется

Качественные инструментальные стали всех видов можно приобрести в Москве и Нижнем Новгороде в компании «Ориннокс», связавшись с менеджерами: по телефону, по электронной почте или заказав обратный звонок.

Основная сфера применения материалов — режущий и штамповочный инструмент. Приобретение соответствующих видов сплавов зависит от их предназначения:

1. Углеродистая — используется для изготовления режущих инструментов с максимальным размером до 13 мм, что связано с их ограниченным параметром прокаливаемости. Из материала делают топоры, стамески, зубила, метчики, напильники, шаберы и т. п.
2. Легированная — обладает большим показателем прокаливаемости, поэтому служит основой для получения габаритных деталей до 40 мм. К ним относятся: эталонные шестерни, метчики, дисковые фрезы.
3. Быстрорежущая — это наиболее востребованный вид металлопроката в машино- и станкостроении.

Нержавеющая сталь для инструментов устойчива к ударным нагрузкам благодаря низкому содержанию серы и фосфора.

В сотрудничестве с Orinox она устойчива к ударным нагрузкам благодаря высокому содержанию серы и фосфора.

Вы можете купить инструментальную сталь в розницу или оптом в компании Orinox. Мы осуществляем функциональные поставки не только в Москву, Нижний Новгород, но и во все регионы России и за рубеж. Сотрудничество с нами имеет следующие преимущества для покупателей

• качественная продукция, что подтверждается сертификатами и лицензиями;
• низкая цена на инструментальную сталь;
• возможность доставки в кратчайшие сроки любым видом транспорта, что зависит от объема и дальности транспортировки;
• большой запас металлопродукции и ассортимента;
• индивидуальный подход ко всем клиентам;
• консультация по любым вопросам, связанным с металлопрокатом.

Многолетний опыт работы, а также успешное и длительное пребывание на российском рынке — залог успеха вашего бизнеса.

Для размещения заказа или уточнения стоимости, технических параметров и другой информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону или электронной почте. Наше предложение включает не только продажу стального инструмента в Москве и Нижнем Новгороде, но и другого металлопроката, который можно приобрести с доставкой во все регионы России. Для этого мы используем различные виды транспорта — автомобильный, железнодорожный, морской, которые позволяют значительно снизить стоимость доставки тяжелых грузов.

Часто задаваемые вопросы

💥 Какие виды стальных инструментов вы продаете❓?

Существует 3 основных вида инструментальной стали:

• углеродистая;
• быстрорежущая;
• легированная.

Они различаются не только по химическому составу, но и по своим эксплуатационным характеристикам и назначению.

⭐ Подходит ли углеродистая инструментальная сталь для станков❓

Различные виды стали отличаются по своему назначению. Углеродистая сталь — наименее прочная и самая твердая сталь. Она лучше всего подходит для режущих инструментов малого диаметра (до 13 мм). И наоборот, она не подходит для станкостроительной промышленности, и предпочтительнее использовать быстрорежущую сталь. Это также одна из наиболее часто используемых сталей, которая характеризуется высокой прочностью

🚢Поставка за рубеж❓

Компания Orinnox занимается розничной и оптовой продажей инструментальной стали. Одной из услуг является доставка материалов в Москву, Нижний Новгород, другие регионы Российской Федерации и страны ближнего зарубежья. Мы осуществляем доставку автомобильным, железнодорожным или морским транспортом.

Особенности стали

Инструментальная сталь обладает высокой твердостью, надежностью, износостойкостью, высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и жаропрочностью. Инструментальная сталь чаще всего используется для изготовления деталей машин и режущих инструментов, в то время как конструкционная сталь применяется в основном для изготовления крепежа. К изделиям из инструментальной стали предъявляются следующие требования:

1. отличная шлифуемость;
2. низкий показатель чувствительности к перегревам и прокаливанию;
3. невосприимчивость процессов приваривания и прилипания другие изделий;
4. хорошая пластичность при высоких температурах;
5. защищенность от трещин и от обезуглероживания.

Классификация стали

Современные инструментальные стали — http://ironinkom.ru/ широко используются в машиностроении, тяжелой и легкой промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и быту. Они классифицируются в соответствии со следующими критериями:

1. назначение (штамповые для горячего или холодного деформирования, валковые и быстрорежущие);
2. содержание примесей (легированные, углеродистые и нелегированные);
3. группы (их всего пять и они основаны на следующих свойствах стали: теплостойкость, износоустойчивость и прочность).

Кроме того, существует американская классификация инструментальных сталей. Она называется AISI и делит металлопрокат на следующие диапазоны:

W (это углеродистые стали, закаленные водой),

L (низколегированные, т.е. содержащие менее 5% легирующих элементов),

S (ударопрочная),

O (закаленные в масле),

A (закаленные на воздухе),

D (с высоким содержанием хрома и углерода),

H (жаропрочные и твердые),

M (высокоскоростные и с содержанием молибдена),

T (высокоскоростная и содержащая вольфрам).

Маркировка стали

Углеродистая инструментальная сталь обозначается буквой «У» и используется для производства режущих элементов. Топоры, ножи, различные пилы и ножницы изготавливаются из O10A и O9. Марки У11, У11А и У12 используются для напильников, метчиков и прочего. Цифры 9, 10, 11 и 12 в этих обозначениях означают содержание углерода в стали. Буква «А» указывает на высокое качество продукции, содержащей соединения серы и фосфора.

Легированные инструментальные стали могут быть:

• Х — хромистой;
• ХС — хромистокремнистой;
• В — вольфрамной;
• ХВГ — хромовольфрамомарганцовистой.

Они используются для производства пресс-форм, метчиков, длинных и коротких сверл, сверл (малых и больших) и других принадлежностей.

Быстрорежущие инструментальные стали широко используются для производства винтов и метчиков. Они содержат ванадий, молибден, азот, кобальт, цирконий, титан, вольфрам и хром. Наиболее распространенными марками являются P9, P12, P18, P9K5, P18F2 и P6M5. Заглавные буквы обозначают названия химических элементов, а цифры — их соотношение в сплаве.

Прежде чем купить стальной инструмент, необходимо тщательно ознакомиться с обозначением, техническими характеристиками, марками и свойствами. Большинство компаний, производящих эти сплавы и стали, предоставляют таблицы с обозначениями и символами. Они просты для понимания рядового покупателя. Этап ознакомления не занимает много времени. В противном случае вы можете получить инструментальные стали, которые не подходят для изготовления различных деталей, механизмов, изделий и инструментов.

Требования к инструментальным сталям

Следующие требования относятся ко всем углеродистым инструментальным сталям.

• хорошая обрабатываемость методом резки металла;
• низкая чувствительность к перегреву;
• низкая восприимчивость к процессам прилипания и приваривания к обрабатываемым деталям;
• хорошая шлифуемость;
• восприимчивость к прокаливанию;
• пластичность в горячем состоянии;
• способность противостоять обезуглероживанию;
• устойчивость к образованию трещин.

Виды инструментальных сталей

Все марки инструментальной стали делятся на 5 основных групп.

Жаропрочные и вязкие

Очень твердые и прочные, не жаропрочные

Эти сплавы характеризуются низким содержанием легирующих элементов и умеренным содержанием углерода. Они также характеризуются низкой прокаливаемостью.

Высокая твердость, жаростойкость и износостойкость

К этим маркам относятся быстрорежущие стали (с высоким содержанием сплавов) и нелегированные стали с более чем 3 % углерода.

Износостойкие, высокотвердые и среднежаропрочные стали.

Это стали с заэвтектоидной или лентебуритной структурой, содержащие от 2 до 3% углерода и от 5 до 12% хрома.

Высокая твердость и низкая жаропрочность

Состав этих инструментальных шлифовальных сплавов со сверхпроводящей микроструктурой либо не содержит легирующих элементов, либо содержит их в незначительных количествах. Степень твердости этих сплавов обеспечивается высокой долей углерода в их составе.

Классификация инструментальных сталей на диаграмме

Важным параметром инструментальных сталей является степень их твердости. Как правило, стали с высокой степенью твердости не подходят для инструментов, которые в процессе эксплуатации могут подвергаться ударным нагрузкам. Причина этого заключается в том, что такие сплавы не являются вязкими и очень хрупкими, что может привести к поломке инструмента.

По степени твердости можно выделить две категории инструментальных сталей:

• с высоким уровнем вязкости (содержание углерода в пределах 0,4-0,7%);
• с высокой износостойкостью и твердостью (углерода в них содержится больше: 0,7-1,5%).

Сталь высокой твердости Профиль дробилки.

Различие между этими категориями проводится в зависимости от их прокаливаемости. Различают сталь высокой твердости (возможный диапазон 80-100 мм), сталь высокой твердости (50-80 мм) и сталь низкой твердости (10-25 мм).

О маркировке инструментальных сталей

Определение типа инструментальной стали требует знания маркировки, которая включает как буквенно-цифровые, так и цифровые обозначения. Разобраться в этом несложно. В обозначениях сплавов часто встречается буква «У». Это означает, что речь идет об углеродистой стали. Цифры после этой буквы указывают на содержание углерода в сплаве, измеряемое в десятых долях процента. Иногда углеродистые инструментальные стали также маркируются буквой «А», что означает, что сплав высшего качества.

Маркировка инструментальных сталей (пример: углеродистая сталь), указывающая на наличие дополнительных элементов.

Большую категорию инструментальных сталей составляют быстрорежущие стали, которые маркируются буквой «Р». За этой буквой следует числовое значение, указывающее на содержание основного легирующего элемента для этой категории сталей — вольфрама.

Инструментальные стали часто начинаются с цифры (например, 9ХС, 9Х, 6ХГВ), указывающей на содержание углерода (в десятичных знаках), при условии, что оно не превышает 1 %. Для сплавов с содержанием углерода около 1 % цифра в начале маркировки не указывается. Содержание других элементов (в целых долях) указывается цифрами, следующими за буквами соответствующего элемента сплава в маркировке.

Виды

По качеству

Наиболее развитыми или, как говорят, улучшенными сталями являются инструментальные стали. Они могут содержать не более 0,03 % фосфора и серы. Если заказываются качественные сплавы, то они не должны содержать более 0,035 % фосфора и 0,4 % серы.

Для изготовления инструментов нельзя использовать никакие другие стали, кроме качественных и нержавеющих. Материал с обычными техническими характеристиками подходит для изготовления деталей машин, листового металла, проволоки и металлоконструкций, но не для функциональных инструментов.

По содержанию углерода

Сплавы также классифицируются по другим характеристикам. Например, одна из очень важных классификаций — по содержанию углерода. Низкоуглеродистая сталь определяется как металл с 1/4 % C. Среднеуглеродистая сталь содержит ровно 0,6 % углерода. Если содержание углерода выше, то сталь называется высокоуглеродистой.

Решающим фактором является форма, в которой присутствует железо. Сплавы классифицируются по этому параметру:

• доэвтектоидного;
• эвтектоидного;
• заэвтектоидного характера (разница между ними связана с соотношением феррита и перлита).

Штампованный вариант инструментальной стали часто используется в промышленности. Он производится путем холодной или горячей штамповки. В зависимости от этого могут использоваться различные сплавы. Они определяют вязкость и прочность, а также износостойкость; наибольшая механическая прочность достигается при добавлении хрома. Инструментальные стали, как правило, не являются жаропрочными, но характеризуются хорошей твердостью и отличной прокаливаемостью.

Маркировка

Конкретное обозначение инструментальных сталей зависит от сплава, в котором они находятся. Углеродистая сталь начинается с буквы «Y». За ней следуют одна или две цифры, указывающие на содержание углерода в десятых долях. Металл высшего сорта обозначается буквой «А» в конце.

Сплав сначала обозначается одной цифрой, указывающей содержание углерода (опять же в десятых долях процента). Сплав опускается, если его концентрация больше или равна 1%. Легирующие элементы и их количество указываются так же, как и для других сплавов.

Высокоскоростной режущий металл сначала обозначается буквой «Р». После этого указывается содержание вольфрама, который является наиболее важным дополнительным легирующим элементом. Каждый сплав быстрорежущей стали содержит 4 % хрома, концентрация которого не обозначается, как и количество углерода.

Для инструментальных сталей могут использоваться различные ГОСТы:

• 2590-88 – для горячекатаного круглого металла;
• 2591-88 – для горячего проката квадратной формы;
• 4405-75 – для кованых полос;
• 1435-74 – при выпуске углеродистого металла;
• 5950-2000 – при производстве инструментальной легированной стали, в том числе предназначенной для штампов.

Марки и их применение

Существует множество видов стали, используемых для изготовления инструментов. Сплав 9ХС, например, обладает отличной легирующей способностью. Такой металл может быть заменен ХВГ или ХВСГ. Основное применение:

• сверла;
• метчики;
• плашки;
• фрезы;
• клейма, наносимые холодным способом.

9ХС также используется для изготовления ответственных деталей различных машин и оборудования. Этим обусловлено такое применение сплава:

• приличной износостойкостью;
• отменной усталостной прочностью на изгиб, при вращении и контактной нагрузке;
• упругостью.

Инструменты, изготовленные из стали Р18, в основном используются для:

• обработки отверстий;
• получения внешней резьбы;
• получения внутренней резьбы.

Этот металл отлично сочетается с низкоуглеродистой или легированной сталью. Доля серы и фосфора в его составе не превышает 0,03%. Концентрация кремния и марганца может достигать 0,5 %. Хром, составляющий 3,8-4,4 %, играет важную роль в практических свойствах стали. Из этой высокопрочной стали изготавливают инструменты для металлообработки с пределом прочности на разрыв до 1000 МПа.

Цветные металлы также можно обрабатывать, если они отвечают основным критериям прочности.

Сплав R18 может сохранять свои ценные практические свойства при температуре до 600 градусов. Доступен в:

• проката различного сечения;
• полос всевозможной геометрической формы;
• обычных и калибруемых прутков;
• профиля, изготавливаемого согласно техническим условиям 14-11-245-88.

Сталь марки 45 (называемая St45) используется только в некоторых ручных инструментах. В основном это относится к:

• настольные тиски;
• бандажи;
• круглогубцы и плоскогубцы;
• пассатижи.

В основном используется для строительства:

• станочных кулачков;
• шпинделей;
• цилиндров;
• валов промышленного оборудования;
• шестеренок;
• труб бесшовного исполнения.

Углеродистые инструментальные стали используются для изготовления различных видов режущих инструментов. Однако наибольший размер этих инструментов составляет 1,3 см. Это ограничение связано с плохой прокаливаемостью металла. Исключение делается для предметов, у которых большая часть режущей кромки сосредоточена на поверхности. На основе сплава можно легко сделать канавку, фрезу или ножовку:

Иногда режущий инструмент работает под сильным ударом. В этом случае целесообразно выбрать сплав У7 или У8. Их преимущество — повышенная ударопрочность. Любая углеродистая инструментальная сталь может быть закалена только в ограниченном диапазоне температур. Ее нельзя использовать для высокоскоростной обработки или для других применений, где заготовка нагревается до температуры выше 220 градусов. Легирование металла позволяет закалить его на большую глубину. Вероятность перегрева резко снижается. Повышается качество термообработки и снижается риск образования трещин. Соответственно увеличивается размер производимых инструментов. Низколегированные стали, такие как 11Х и 13Х, используются для метчиков, напильников и ножей.

Типы инструментальных сталей по ГОСТу

Согласно ГОСТу, предусмотрена следующая классификация инструментальных обдирочных материалов

• 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

Быстрорежущая сталь с содержанием углерода 0,7-1,4% и высоким содержанием карбидов хрома, вольфрама, молибдена и ванадия используется в качестве основы для производства высоколегированной инструментальной стали.

Это значительно повышает жаропрочность (до +670 °C), износостойкость и прочность изделия из сплава. Эти свойства также увеличивают скорость шлифования почти в четыре раза по сравнению с другими сплавами той же группы (US или NLIS).

Наиболее важные свойства быстрорежущей нержавеющей инструментальной 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.

Быстрорежущая сталь («rapid steel», где «rapid» означает скорость) была впервые разработана в Великобритании.

Поэтому обозначение этой стали начинается с буквы «P», за которой следует цифра, указывающая на процентное содержание вольфрама.

Затем следуют буквы «F», «M» и «K», которые указывают на процентное содержание ванадия, молибдена и кобальта в сплаве.

Обычно принято классифицировать сверхлегированные стали на три группы в зависимости от содержащихся в них отдельных элементов. Маркировка конкретной марки стали указывает, к какому типу ее можно 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.

Присутствие вольфрама в сплаве влияет на режущие свойства быстрорежущей стали.

Важно знать, что повышенное содержание вольфрама, кобальта и ванадия приводит к карбидной неоднородности сплава, что вызывает обесцвечивание режущих кромок в процессе эксплуатации. Если сталь содержит молибден, то весь срез будет иметь постоянные значения твердости.

Марки высоколегированной инструментальной стали

Общий список высоколегированных инструментальных сталей и сплавов, последовательно появлявшихся в промышленности, включает Р9 и Р18 — первые легированные инструментальные стали. Сплав P9 содержит 0,8% углерода, 4% хрома, 9% вольфрама и 2% ванадия. Сплав Р18 содержит 0,8 % углерода, 4 % хрома, 18 % вольфрама и 1 % ванадия. Он обладает повышенной жаропрочностью.

По износостойкости Р18 в два раза отличается от Р9, так как содержит примерно в три раза больше свободных карбидов. Кроме того, Р18 легче поддается механической обработке и менее склонна к «подгоранию». По этой причине Р18 считается эталонной сталью по сравнению с другими марками стали этой группы.

Чтобы улучшить режущие свойства режущего инструмента и снизить содержание дорогостоящего вольфрама, российские ученые разработали эту марку:

• 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 другие марки стали (их насчитывается более 40) можно разделить на три группы по производительности и жаропрочности: нормальные, повышенные и высокие:

Рекомендуемые статьи

Режущие инструменты для станков изготавливаются из высококачественных инструментальных сталей.

Для того чтобы сделать обоснованный выбор марки инструментальной стали для конкретного применения, механики должны знать марку сплава n, ее характеристики и свойства, знать свойства легирующих добавок, уметь различать быстрорежущие и нержавеющие инструментальные стали и делать свой выбор на основе технологических и эксплуатационных характеристик, которые зависят от легирующих добавок, входящих в состав режущих инструментальных сталей.