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.

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

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.