Инструментальная сталь

Определение "Инструментальная сталь" в Большой Советской Энциклопедии

Инструментальная сталь, углеродистая или легированная сталь для изготовления режущих и измерительных инструментов, штампов холодного и горячего деформирования, а также деталей машин, испытывающих повышенный износ при умеренных динамических нагрузках (шарико- и роликоподшипники, зубчатые колёса, ходовые винты в высокоточных станках и др.). Как правило, Инструментальная сталь содержит более 0,6—0,7% С; исключение — штамповые стали для горячего деформирования, содержащие 0,3—0,6% С. Для улучшения эксплуатационных свойств Инструментальная сталь подвергают термической обработке (закалке, отпуску), в результате которой твёрдость Инструментальная сталь повышается до 60—66 HRC, прочность при изгибе — 2,5—3,5 Гн/м² (250—350 кгс/мм²). С увеличением твёрдости повышается и износостойкость Инструментальная сталь — способность сохранять неизменные размеры и форму рабочей поверхности при трении с высокими давлениями. Инструментальная сталь, легированные хромом и марганцем, обладают более высокой закаливаемостью и прокаливаемостью, чем углеродистые. Повышенная красностойкость Инструментальная сталь — способность сохранять высокую твёрдость и износостойкость при температурах до 500—700 °С — достигается легированием сталей вольфрамом, молибденом, ванадием. В зависимости от устойчивости против нагрева, возникающего в процессе эксплуатации, Инструментальная сталь подразделяют на три группы (см. табл.).
Химический состав широко распространённых в СССР инструментальных сталей,

% в среднем

Марка стали	C	Mn	Si	Cr	W	Mo	V
Стали с небольшой устойчивостью против нагрева
Углеродистые стали<
У8А	0,8	0,25	0,25	£0,1	—	—	—
У10А	1,0	0,25	0,25	£0,1	—	—	—
У12А	1,2	0,25	0,25	£0,1	—	—	—
У13А	1,3	0,25	0,25	£0,1	—	—	—
Низколегированные стали
9ХФ	0,9	0,4	0,25	0,55	—	—	0,2
11ХФ	1,1	0,5	0,25	0,55	—	—	0,1
13Х	0,3	0,4	0,25	0,55	—	—	—
В2Ф	1,2	0,4	0,25	0,5	1,7	—	0,1
Легированные стали
Х	1,0	0,3	0,2	1,5	—	—	—
ХВСГ	1,0	0,75	0,85	0,9	0,85	—	0,1
7ХГ2ВМ	0,75	2,1	0,3	1,7	1,1	0,7	0,15
6ХС	0,65	0,25	0,8	1,1	—	—	—
Стали с повышенной устойчивостью против нагрева<
Х6ВФ	1,1	0,25	0,25	6	1,3	—	0,6
Х6Ф4М	1,65	0,25	0,25	6	—	0,8	3,8
X12М	1,55	0,25	0,25	12	—	0,5	—
55Х6В3СМФ	0,55	0,25	0,8	6	3	0,8	0,8
Стали, устойчивые против нагрева (штамповые стали)
4Х52ВФС	0,4	0,25	1,0	5	2,0	—	0,8
4Х3БМФС	0,4	0,35	0,8	3,5	1,0	1,4	0,7
3Х2В8Ф	0,35	0,25	0,25	2,5	8,0	—	0,3
2Х8В8М2К5	0,25	0,25	0,4	7,5	7,5	1,8	8,0

  Стали с небольшой устойчивостью против нагрева сохраняют высокую твёрдость до 150—200°C, применяются для резания мягких материалов с небольшой скоростью и для холодного деформирования. Углеродистые стали этой группы характеризуются малой прокаливаемостью — изделия диаметром (толщиной) более 15—20 мм получают при закалке высокую твёрдость (до 65 HRC) только в тонком поверхностном слое, сохраняя мягкую и вязкую сердцевину. Из-за повышенной деформации при закалке с охлаждением в воде из углеродистой стали изготовляют преимущественно инструменты простой формы — напильники, зенкеры, ручные метчики и др. Имеющие несколько лучшую прокаливаемость низколегированные стали используют для инструментов небольших сечений, от которых требуется высокая и равномерная твёрдость: ножовочных полотен для ручной резки металлов, лезвий бритв, круглых пил по дереву и др. Легированные стали этой группы обладают повышенной прокаливаемостью (от 25—100 мм) и применяются для измерительных инструментов, колец и шариков подшипников качения, штампов сложной формы и др.

Стали с повышенной устойчивостью против нагрева сохраняют свои эксплуатационные свойства при нагреве до 250—400 °С. В основном это легированные стали с высоким содержанием хрома (до 12%). Они имеют повышенную износостойкость в условиях абразивного изнашивания, так как содержат в структуре до 20—30% карбидов хрома и ванадия высокой твёрдости: Me₇C₃ (1200—1400 HV) и MeC (2000 HV). После термической обработки (закалка с охлаждением на воздухе, в масле или в расплавленных солях с температурой 150—180 °С) они приобретают твёрдость до 63 HRC. Для этих сталей характерна высокая прокаливаемость (до 300—400 мм) и минимальные объёмные изменения при закалке. Из высокохромистых сталей изготовляют крупные штампы, испытывающие повышенный износ, стойкие в агрессивных средах хирургические инструменты и др.

Стали, устойчивые против нагрева, сохраняют твёрдость до 560—700 °С. Основными легирующими элементами таких сталей, обеспечивающими их красностойкость, являются вольфрам и молибден. Стали, имеющие повышенное содержание углерода (0,7—1,5%) и высокую твёрдость (до 64—68 HRC), идут на изготовление режущего инструмента (см. Быстрорежущая сталь); стали с содержанием углерода до 0,4% (штамповые стали), имеющие более низкую твёрдость, но лучшую вязкость, применяют для штампов горячего деформирования, форм для литья металлов под давлением и др.
Лит.: Гуляев А. П., Малинина К. А., Саверина С. М., Инструментальные стали. Справочник, М., 1961; Геллер Ю. А., Инструментальные стали, 3 изд., М., 1968 (имеется библ.).
  Ю. А. Геллер.