Для изготовления высокопрочных изделий используются инструментальные стали, которые в отличие от конструкционных видов обладают повышенными показателями твердости и надежности. Отличительная особенность таких материалов заключается в низком составе углерода от 0,7% и более. Благодаря этой особенности удается получить твердую и прочную сталь, из которой производят различные детали и инструменты, обладающие высокой износоустойчивостью и имеющие большой срок службы.
Из чего состоит
Инструментальная сталь относится к категории самых востребованных материалов, что связано с многочисленными ее преимуществами. Основу продукта составляет железо, количество которого составляет 97-99,5%. Все остальное – это:
- никель, хром, медь – их количество добавляется в зависимости от того, для чего в последующем будет применяться материал;
- сера, азот, водород и фосфор – всегда присутствуют в составе;
- кремний и марганец – количественное содержание зависит от процесса, при котором получают металл.
Получение инструментальной стали предусматривает необходимость добавления углерода, за счет которого сплав наделяется положительными качествами. Благодаря этому веществу в минимальном количестве, получаемая продукция обладает такими техническими параметрами:
- Высокий показатель прочности.
- Устойчивость к растрескиванию при холодной механической обработке.
- Способность не разрушаться при остаточных деформациях.
- Поглощение механической энергии при влиянии ударных нагрузок.
Стоимость инструментальных сталей не высока, что является одним из главных их преимуществ, но есть у продукции один недостаток. Он заключается в низком уровне износоустойчивости, что означает быструю подверженность к изнашиванию. Именно поэтому материал является далеко не самым подходящим для производства различных деталей для машин и оборудования.
Сфера применения
Инструментальная сталь классифицируется на виды в зависимости от структуры. Она бывает доэвтектоидной, ледебуритной и заэвтектоидной. Тип структуры сплава влияет на технологические свойства, а также сферу их применения. Активно используется инструментальная сталь в промышленности, где из нее изготавливают следующие изделия:
- высокоточные детали;
- измерительные приборы;
- режущие инструменты и расходные материалы;
- пресс-формы для литейного оборудования;
- детали штампованного оборудования, функционирующего путем холодной или горячей деформации.
От того, где и для чего планируется использовать сталь, к ней предъявляется ряд соответствующих требований. К ним относятся:
- Устойчивость к растрескиванию.
- Подверженность обработке способом резки металла.
- Отсутствие способности прилипать или привариваться к обрабатываемым деталям.
- Низкий уровень чувствительности к высоким температурам.
Это далеко не все требования, которые предъявляются к сплавам. Материалы, предназначенные для эксплуатации в условиях холодной деформации, должны иметь гладкую поверхность, а для горячедеформированной продукции предъявляется условие их высокой теплопроводности.
Разновидности и их предназначение
Различают три основных вида инструментальных сталей, которые отличаются не только по составу, но и предназначению:
- Углеродистые – обозначаются буквой «У» в начале маркировки и характеризуются минимальным количеством отрицательных составляющих, таких как сера и фосфор. Из этого вида сплава делают различные инструменты: топоры, напильники, метчики и зубила. Максимальный размер изделий не превышает 13 мм, что ограничивается параметром прокаливаемости.
- Легированные – характеризуются присутствием карбидов в сплаве, поэтому обладают высоким показателем прокаливаемости. Из легированных инструментальных сталей делают различные шестерни, дисковые фрезы и метчики.
- Быстрорежущие – в состав включаются вольфрам, кобальт и ванадий.
Появление инструментальной стали способствовало совершению настоящего прорыва в сфере металлообработки. Применение таких материалов отразилось положительно на увеличении скорости резки металла в 5 раз. Несмотря на то, что сегодня уже существуют усовершенствованные керамические сплавы, инструментальная продукция продолжает пользоваться широким спросом.
