Углеродистые марки инструментальной стали входят в перечень наиболее востребованных типов продукции металлургических комбинатов. Их основное целевое назначение состоит в изготовлении различных деталей, к которым имеются специфические требования относительно ударной прочности, твердости и износостойкости. В целом из углеродистой инструментальной стали изготавливают:

  • элементы высокоточного измерительного оборудования;
  • штампы для оснащения мощных прессов;
  • широкий ассортимент режущих приспособлений;
  • литейные пресс-формы и прочую продукцию.

Такие изделия нашли широчайший спрос на промышленных предприятиях, активно используются в области обработки не только металлов, но и других прочных материалов.

Что изготавливают из инструментальной стали

Особенности продукции

Инструментальная сталь по своей сути является черным металлическим сплавом с включением углерода (более 0,7%). В зависимости от технологических особенностей производства структура материала может иметь заэвтектоидный, ледебуритной либо доэвтектоидный тип. Это также зависит от наличия и количества побочных карбидов, сформировавшихся, в свою очередь, в процессе распада мартенсита.

Точный перечень предъявляемых к данной продукции требований зависит от ее целевого назначения (области применения). Но имеется и список общих критериев, которым должна соответствовать углеродистая сталь. К ним относятся:

  • значительный уровень вязкости, что имеет особое значение для приспособлений, подвергающихся критическим ударным нагрузкам во время всего эксплуатационного цикла;
  • механическая прочность, то есть устойчивость к разрушению структуры под влиянием внешних факторов (например, агрессивных химических сред);
  • износостойкость, то есть способность сохранять заложенные во время производства характеристики как в процессе изготовления инструментов, так и в ходе их применения;
  • твердость – сопротивляемость внедрению более плотных тел.

Среди прочих общих свойств данных сталей стоит отметить стойкость к растрескиванию, способность удерживать углерод в атомарной структуре, незначительный уровень чувствительности к перегреву.

Кроме прочего, марки продукции, предназначенные для изготовления промышленных штампов, работающих на принципе холодного деформирования, должны иметь гладкую поверхность, а также строго определенную упругость и текучесть.

Что касается инструментальных разновидностей стали, пригодных для применения в условиях горячей штамповки, то к ним предъявляются строгие требования относительно теплопроводности, стойкости к отпуску и влиянию повышенных температур. Это же касается и материалов, используемых при изготовлении быстрорежущих инструментов.

Сегодня они представлены огромным разнообразием продукции, включающей резцы и цековки, фрезы и плашки, метчики и пилы, развертки и долбяки. Без их использования невозможно производство широкого перечня изделий как промышленного, так и бытового назначения.

Что изготавливают из инструментальной стали

Основные разновидности

Существующие сегодня марки инструментальных сталей разделяются на пять основных групп:

  1. Вязкие и теплостойкие. Чаще всего это доэвтектоидные и заэвтектоидные составы, в структуре которых из вспомогательных компонентов используют хром, молибден и вольфрам. Отличаются незначительным или средним содержанием углерода. Инструменты, изготавливаемые из инструментальных сталей данной категории, – это изделия, предназначенные для эксплуатации в условиях постоянных повышенных температур.
  2. Вязкие и высокотвердые. Характеризуются минимальным уровнем легирующих элементов и средним значением углерода. Также отличаются незначительным уровнем прокаливаемости.
  3. Тепло- и износостойкие. Это основной материал для серийного изготовления режущего инструмента. Доля элемента в данных сплавах может достигать 3% (стали с ледебуритной структурой).
  4. Износостойкие и с умеренным значением теплостойкости. Содержат от 5 до 11% хрома, а также 1,5–3% углерода.
  5. Нетеплостойкие и высокотвердые. В структуре таких материалов могут вовсе отсутствовать легирующие компоненты. Необходимый уровень твердости достигается за счет высокого содержания углерода в их составе.

При этом важно отметить, что каждая из этих групп материалов включает в себя несколько марок сталей. Например, только теплостойкие составы содержат 8 наименований продукции. И каждая из них имеет несколько подтипов.

Штамповая инструментальная сталь

Отвечая на вопрос о том, что изготавливают из инструментальной стали, невозможно обойти вниманием такую продукцию, как штампы для горячей и холодной деформации заготовок. Их производят из углеродистого материала различных марок:

  1. Рабочие элементы для холодных штампов, как правило, делают на основе сталей У10, У11 и У12. Уровень их твердости находится в пределах 57–59 единиц по шкале Роквелла (HRC), что обеспечивает отличную сопротивляемость деформациям, точечным и поперечным нагрузкам. При этом штампы больших габаритов могут изготавливаться из хромированных марок стали (например, Х9 или Х6ВФ).
  2. Функциональные элементы промышленного оборудования для горячей деформации заготовок подвержены не только механическим факторам, но и термическим перегрузкам. Поэтому к материалам для их производства предъявляется ряд особых требований, в том числе способность к теплопроводности, устойчивость к растрескиванию (в условиях резких перепадов температурного режима) и окалинам. Наиболее востребованными являются материалы марок 4ХСМФ и 5ХНМ.

Кроме того, независимо от целевого назначения, любые изделия, подвергающиеся в процессе своей эксплуатации критическим ударным нагрузкам, должны иметь оптимальный уровень вязкости. Именно в силу этой причины для изготовления штампов и прессов широко используются материалы, в составе которых присутствует большое количество легирующих элементов, а процент углерода сведен к минимуму. В ходе производства ударного инструмента они подвергаются дополнительной термической обработке, позволяющей достигнуть равномерности их структуры на уровне кристаллической решетки.