Нетеплостойкие стали

К нетеплостойким инструментальным сталям небольшой прокаливаемости относятся углеродистые У7...У13, низколегированные стали 7ХФ...11ХФ, 13Х и др. Из-за малой устойчивости переохлажденного аустенита стали имеют небольшую прокаливаемость при охлаждении в воде. Поэтому их применяют для изготовления тонкого инструмента диаметром менее 12...15 мм, простой формы. В случае закалки изделий в масле (табл. 1) сквозная прокаливаемость достигается в очень тонких сечениях изделий (до 5 мм). При больших размерах деталей в результате закалки в воде и в масле достигается высокая твердость только поверхностного слоя, металл в сердцевине детали остается мягким, с повышенной вязкостью. Перед обработкой резанием изделия подвергают отжигу на перлит зернистый.

Стали с пониженным содержанием углерода (0,7...0,8 %) применяют для изготовления инструмента, испытывающего при работе толчки и удары (зубила, ножи и ножницы по металлу, отвертки, топоры, матрицы для холодной штамповки и др.). Их закаливают с нагревом до температуры выше A_c1 (на 30...50 °С), затем подвергают отпуску (250...450 °С) на требуемую твердость 58...45 HRC3 (мартенсит или троостит).

Таблица 1

Режимы термической обработки и твердость легированных инструментальных сталей (ГОСТ 5950-73, ГОСТ 19265-73)

Для изготовления мелкого инструмента высокой износостойкости и с острой режущей кромкой (сверла, метчики, фрезы, напильники, хирургический и измерительный инструмент и пр.) применяют стали с повышенным содержанием углерода (более 0,8 %). Такая сталь после закалки с температуры A_c1 + (30...50) °С и низкого отпуска при 150...200 °С имеет структуру мартенсита, твердость 60...64 НRСэ.

Хромованадиевые стали 7ХФ...11ХФ (0,4...0,7 % Сг; 0,15...0,20 % V) применяют главным образом для изготовления деревообрабатывающего инструмента.

Насквозь прокаливаются изделия из сталей повышенной прокаливаемости при закалке в масле (d = 50 мм) и в воде (d = 80 мм). Инструмент простых форм из стали ХВ5 можно закаливать в воде. К названной группе относятся стали X (0,95...1,1 %С, 1,3...1,65 %Cr), 9XC (0,95...1,25 %С, 1,2... 1,6 %Si), предназначенные для изготовления массивного инструмента и инструмента сложной формы. При закалке в масле изделия из таких сталей мало подвержены трещинообразованию.

Стали марок ХВГ (0,9...1,05 %С; 0,9...1,2 %Сr; 1,2...1,6 %W; 0,8...1,1 % Мn) и ХГ относят к малодеформирующимся. Их используют для изготовления калибров, длинных метчиков, бритвенных ножей и лезвий и другого инструмента, для которого весьма важно сохранение размеров в процессе термической обработки, а также для изготовления деталей точных приборов.

Сталь ХВ5 (1,25...1,50 %С) называется алмазной, обладает исключительно высокой твердостью в закаленном состоянии (67...69 HRC) в силу большого содержания в мартенсите карбидов вольфрама Ме₆С и легированого цементита Ме₃С. Применяется для изготовления фильер холодноговолочения, отделочного инструмента, снимающего стружку с твердых материалов (белый чугун, стекло, камень).

К сталям высокой прокаливаемости относятся стали марок 6ХС...9ХС, ХГСВФ и др. Сквозная прокаливаемость в изделиях диаметром до 100 мм достигается за счет легирования хромом и дополнительно кремнием. Такие стали применяют для изготовления массивного штампового инструмента сложных форм, шариков и колец подшипников качения и др. Сталь 6ХС после соответствующей термической обработки (см. табл. 1) используют для изготовления пневматических зубил и ряда инструментов, работающих при ударных нагрузках и вибрации.