Углеродистая инструментальная сталь маркировка и изготовление

Основным химическим элементом, определяющим твердость и физико-механические свойства углеродистой инструментальной стали является углерод. В соответствии с содержанием углерода стали, делят на марки. Марки углеродистых инструментальных сталей, их химический состав, твердость после закалки и отпуска приведены в табл. 2.

Фото углеродистой инструментальной стали

Инструменты из углеродистой стали закаливают в воде или через воду в масле. Нагрев инструментов производят в свинцовых или соляных ваннах или же в электропечах. Инструменты сложной формы и больших размеров перед опусканием в ванну или помещением в печь предварительно подогревают до температуры 350-450 °С.

Продолжительность нагрева инструментов из углеродистой стали зависит от размера инструмента и среды. Для получения сплошного прогрева инструмента на каждый миллиметр его диаметра или толщины требуется время: а) в свинцовых ваннах – 6-8 с; б) в соляных ваннах – 12-14 с; в) в электропечах – 50-80 с. Температура закалки – 760-830 °С.

После закалки инструменты подвергают отпуску для снятия внутренних напряжений. Отпуск углеродистых инструментальных сталей ведут при температуре 160-180 °С с выдержкой 1… 2 ч. В этих условиях снимается до 70 % остаточных напряжений, снижается хрупкость и повышается вязкость стали. Твердость отпущенных углеродистых инструментов составляет  HRC 60-63. Отпуск на более Высокую вязкость и твердость  HRC 58-59 ведется при температуре 230-275 °С с выдержкой до 1 ч.

3акаленная углеродистая инструментальная сталь обладает твердостью, достаточно высокой, чтобы обрабатывать все основные марки конструкционных сталей и чугунов в отожженном, нормализованном или улучшенном состояниях. Однако вследствие относительно низкой износостойкости и красностойкости углеродистая сталь быстро изнашивается при невысоких скоростях резания и при температурах 200 °С. В результате структурных изменений она теряет твердость, приобретенную при закалке. Поэтому инструменты из углеродистой стали могут работать только с малыми скоростями резания.

Углеродистые инструментальные стали не дают сквозной закалки и твердость с  HRC 60-63 на поверхности понижается до HRC 40 в серединных слоях инструмента. Кроме того, углеродистые стали в процессе термической обработки склонны к поводке и образованию трещин. Поэтому из углеродистых инструментальных сталей изготовляют инструменты малых габаритных размеров для работы по мягким металлам с малой скоростью резания преимущественно для индивидуального и мелкосерийного производства.

Таблица 2

Марка стали Химический состав, % Твердость, HRC
C Mn Si Cr Ni S P после закалки после отпуска
не более

У7А

0,60

0,74

0.25… 0.35

0,30

0,2

0,25

0,03

0,03

61 …63

У8А

0,75

0,85

0,25… 0,45

У9А

0,86

0,94

0,20… 0,30

62 …64

У10А

0,95

1,09

0,15… 0,25

60… 63

У11А

1,05

1,14

0,31

У12А

1,10

1,25

0,30

62…65

У13А

1,26

1,40

0,25… 0,35

У11Х

1,05

1,14

0,40… 0,70

0,35

0,7

0,35

?62

62… 65

У13Х

1,25

 1,40

0,30… 0,60

>64

Из углеродистых сталей У7А, У8А и У9А изготовляют различные слесарные и кузнечные инструменты, инструменты для обработки дерева, кожи и другого назначения, подвергающиеся ударам во время работы и требующие большой вязкости при умеренной твердости. Из этих же марок углеродистых инструментальных сталей изготовляют державки и корпуса инструментов, оснащенных пластинками твердого сплава.

Из стали У8А изготовляют шаберы, волочильные и другие инструменты, не подвергающиеся ударным нагрузкам, но требующие большой твердости.

Для изготовления режущих инструментов используют высокоуглеродистые стали с содержанием углерода более 1 %. Из углеродистых сталей У10А и У12А изготовляют напильники, мелкие сверла, развертки, метчики, плашки и другие инструменты, предназначенные для обработки мягких металлов с низкими скоростями резания.

Углеродистые инструментальные стали имеют низкую твердость в состоянии поставки, что обеспечивает их хорошую обрабатываемость резанием и давлением. Однако они плохо шлифуются. Большие деформации при термической обработке и плохая шлифуемость углеродистых инструментальных сталей не позволяют использовать их для изготовления фасонных инструментов, шлифуемых по профилю.