СПРАВОЧНИК СУПЕРСПЛАВОВ – Часть 543

Углеродистые инструментальные стали. Химический состав углероди – ьтых инструментальных сталей по ГОСТ 1435—74.

Углеродистые стали применяют для изготовления режущих инструментов, работающих в условиях, ие вызываю­щих нагрева рабочей кромки свыше ¦150—200 0C. Они используются также для штамповых и измерительных ин­струментов.

Основные достоинства углеродистых сталей — получение высокой твердости в поверхностном слое при сохранении вязкой сердцевины. Это в ряде слу­чаев обеспечивает минимальную по­водку инструмента и повышение его механических свойств; низкую твер­дость в отожженном состоянии HB 1800—2000 МПа, позволяющую ис­пользовать высокопроизводительные методы изготовления инструмента (на­катку, насечку); закалку с низких температур (770—820 °С); получение после закалки малых количеств оста­точного аустенита, что обеспечивает им повышенное сопротивление пла­стической деформации; сохранение чи­стой поверхности при закалке вслед­ствие охлаждения в воде, что упро­щает очистку инструментов; низкую стоимость.

Вместе с тем недостатки углероди­стых сталей существенно ограничи­вают область их применения: вслед­ствие низкой теплостойкости — спо­собности сохранять твердость лишь при нагреве до температур, не пре­вышающих 170—200 0C. Меньшая проч­ность по сравнению с быстрорежущими сталями связана с получением более крупного зерна (8—9 балл) при оп­тимальных температурах закалки. Склонность к росту зерна при незначи­тельных перегревах при закалке при­водит к понижению механических свойств. Ограниченная технологиче­ская закаливаемость требует приме­нения высоких скоростей охлаждения в перлитном интервале, что приводит к неоднородной твердости, особенно у инструментов небольшой толщины, а также к большой поводке и терми­ческим трещинам. Стали нельзя при­менять для относительно крупных инструментов (диаметром или тол­щиной больше 30 мм), если они пред­назначены для работы при повышенных давлениях. Стали склонны к отпуску поверхностных слоев при иагреве во время шлифования и заточки.

Углеродистые стали используют для инструментов, не подвергаемых в про­цессе работы нагреву до температур свыше 150—200 0C и ие требующих в процессе изготовления значитель­ного шлифования (иапильиики, мет­чики, развертки, ножовки, топоры, колуны, стамески, слесарно-монтаж – ные и хирургические инструменты, а также для некоторых штамповых и измерительных инструментов.

Высокая твердость углеродистых сталей (HRC 62—63) достигается уже при 0,6 % Св инструменте диаметром (толщиной) 1—5 мм.

В инструменте большей толщины такую твердость на поверхности можно получить лишь при 0,8—0,9 % С. С увеличением содержания углерода более 0,9—1,0 % твердость повышается до HRC 65,

Оптимальное содержание углерода определяется особенностями работы инструмента, его формой и техноло­гией изготовления. Если инструмент подвергается в основном ударным на­грузкам (деревообрабатывающий ин­струмент, зубила, некоторые штампы), целесообразно применять доэвтекто – идные стали с 0,6—0,7 % С с троостит – ной структурой. Для остального режу­щего инструмента более целесообразна мартенситная структура с избыточными карбидами, образующаяся в заэвтек- тоидиых сталях, содержащих 0,9— 1,3 % С. Эти стали имеют высокую твердость и износостойкость и удов­летворительные механические свой­ства. Сталь эвтектоидного состава (0,8 % С) более склонна к росту зерна (перегреву), обладает меньшей стабиль­ностью свойств и в связи с этим нахо­дит ограниченное применение.

Предварительная термическая обра­ботка углеродистых инструменталь­ных сталей. Неполный отжиг (на­грев 690—710 0C) с непрерывным ох­лаждением и сфероидизацию рекомен­дуется проводить в шахтных или ка­мерных печах (стали У7, У7А, У8, V8A). Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до темпера­туры отжига 3—4 ч.

Изотермический отжиг целесообра­зен для печен непрерывного действия (конвейерных, толкательных). Про­должительность выдержки после про­грева всей садки до температуры от­жига 1—2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1—2 ч. Отжиг с пол­ной перекристаллизацией (стали У7, У7А, У8, У8А) проводят при не­обходимости одновременного измель­чения структуры. Сфероидизацию (.ма­ятниковый отжиг) применяют для по­лучения структуры зернистого пер­лита.

, Высокий отпуск (650—700 0C) сле­дует использовать для снятия наклепа после холодной пластической дефор­мации (так называемый рекристалли – зационный отжиг), а также для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке, перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2—3 ч после прогрева всей садки.