Лабораторая работа №8

«Инструментальные стали»

Цель работы:

- изучение структуры, свойств, способов термической обработки инструментальных сталей и области их применения.

1. Характеристика инструментальных сталей

Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего и измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования, а также ряда деталей точных механизмов и приборов: пружин, подшипников качения, шестерен и др. Часто из таких сталей изготавливают только рабочую часть инструмента, а крепежные части выполняют из конструкционных сталей.

Для уменьшений скорости изнашивания режущего, измерительного и штампового инструмента необходимо, чтобы используемые для его изготовления стали обладали достаточной износостойкостью, обеспечивающей длительное сохранение неизменными размеров и формы рабочей части.

Для правильного выбора марки стали и режима термической обработки важно знать условия работы инструмента, требования, предъявляемые к нему.

Износостойкость стали определяется ее твердостью (увеличивается с ее ростом) и микроструктурой. При твердости, равной 60...65 НRСэ, наиболее износостойка сталь, состоящая из мартенсита и равномерно расположенных в нем карбидов ванадия, вольфрама, хрома и других элементов.

Инструментальные стали содержат не менее 0,6 % С и подвергаются закалке с низким отпуском на необходимую твердость (исключение составляют стали, подвергающиеся горячему деформированию и содержащие 0,3...0,6 % С). В результате названной термической обработки достигаются твердость стали 60...65 HRС и предел прочности ее при изгибе σ_и = 250...350 МПа.

Способность стали сохранять структуру и эксплуатационные свойства при повышенных температурах называется теплостойкостью или красностойкостью. Это технологическое свойство стали, определяемое по максимальной температуре, при нагреве до которой она сохраняет в течение определенного времени эксплуатационную твердость. Теплостойкость стали достигается легированием ее вольфрамом, молибденом, ванадием.

Важной характеристикой стали является прокаливаемость, которая может быть повышена за счет легирования ее хромом и марганцем. В этом случае увеличивается интервал устойчивости переохлажденного аустенита стали и снижается икр. Стали, легированные хромом и марганцем, можно ис­пользовать для изготовления крупного инструмента. Тонкий и сложный по форме инструмент, изготовленный из таких сталей, можно закаливать в менее интенсивных, чем вода, охлаждающих средах.

Инструментальные стали легируют карбидообразующими элементами: V, W, Мо, Сr, Мn. Последние не только повышают износостойкость и теплостойкость стали, но и, растворяясь в аустените, уменьшают растворимость углерода в нем. Иначе говоря, они сдвигают линию ES диаграммы состояния системы Fe-Fe₃C. Особенно сильно влияют на положение линии ES вольфрам и хром.