Инструментальные стали
David Vance
Инструментальные стали представляют собой отдельный класс металлургических сплавов, созданных для работы в условиях высоких нагрузок, трения и нагрева. Из них делают режущий и измерительный инструмент, штампы для холодного и горячего деформирования, а также пресс-формы. Главное отличие от конструкционных марок заключается в повышенном содержании углерода и легирующих элементов, которые обеспечивают твердость и износостойкость.
Классификация материала опирается на условия эксплуатации.
Углеродистые марки содержат от 0,65 до 1,3 процента углерода. При закалке они приобретают высокую твердость режущей кромки, но теряют свойства при нагревании выше двухсот градусов Цельсия. Их применяют для изготовления пил, зубил, метчиков и простейшего деревообрабатывающего инструмента, где не возникает интенсивного разогрева от трения.
Легированные сплавы получают добавки хрома, вольфрама, ванадия и молибдена. Эти компоненты карбидообразующего типа формируют мелкозернистую структуру, которая сопротивляется износу значительно дольше. Быстрорежущие стали выделяются в особую группу. Они сохраняют режущую способность при температурах до шестисот градусов, позволяя металлорежущим станкам работать на высоких скоростях. Сверла, фрезы и протяжки из быстрореза служат основой механической обработки на любом заводе.
Штамповые марки делятся на подгруппы для холодного и горячего деформирования. Первые выдерживают колоссальные ударные нагрузки и сопротивляются выкрошиванию. Вторые не теряют прочность при контакте с раскаленным металлом на прессах и молотах.
Металлургические заводы поставляют этот сложный материал в разнообразных формах для дальнейшего передела.
Круг из инструментальной стали востребован при изготовлении тел вращения: валков, шпинделей, пуансонов и различных втулок. Прокат мерной длины поступает на машиностроительные предприятия с уже заданным диаметром, что сокращает припуск на механическую обработку.
Квадрат и полоса служат заготовками для плоских деталей, ножей гильотин, плашек и элементов пресс-форм. Полоса удобна для выпуска мерных ножей, где требуется минимум отходов при раскрое.
Лист и плита применяются в производстве крупногабаритных штампов и формообразующей оснастки для литья под давлением. Толстые плиты из штамповых марок проходят многоступенчатый контроль ультраюзвуком на отсутствие внутренних дефектов, поскольку малейшая пора в готовом штампе приведет к его разрушению под прессом.
Лента используется для производства пружин, ленточных пил, ножей для деревообработки и тонких режущих элементов. Ее поставляют в термообработанном или нагартованном состоянии с высокой точностью геометрических параметров.
Поковка выступает наиболее надежной заготовкой для ответственных и нагруженных деталей сложных форм. Метод ковки уплотняет структуру металла, устраняет усадочные раковины и выстраивает волокна в нужном направлении, повышая ударную вязкость конечного изделия.
Труба из инструментальных марок встречается реже и используется в специфических узлах, где требуются высокая прочность на кручение и износостойкость внутренних стенок.
Выбор конкретной марки и формы поставки определяет ресурс инструмента. Ошибки в режиме термообработки или подборе сплава приводят к преждевременному выходу оснастки из строя. Поэтому заводы-изготовители строго соблюдают стандарты легирования, а потребители уделяют особое внимание технологиям отжига, закалки и отпуска готовых деталей.