Классификация и применение легированных инструментальных сталей

Легированные инструментальные стали представляют собой специальные сплавы, предназначенные для производства высоконагруженного инструмента. Их принято разделять на две основные группы в зависимости от условий эксплуатации. К первой категории относят стали для обработки материалов в холодном состоянии, то есть без значительного нагрева заготовки. Вторая группа включает стали, используемые для горячего деформирования металлов при температурах свыше 300 °С. Каждая марка стали обладает уникальным химическим составом и комплексом свойств, определяющих ее конкретное применение в промышленности.

Группа 1: Стали для холодной обработки. Стали группы 1 предназначены для изготовления инструмента, работающего без существенного нагрева контактных поверхностей. Марка 13Х применяется для производства бритвенных ножей, хирургического инструмента, шаберов и гравировального инструмента, где необходима высокая острота и износостойкость. Для штемпелей холодной работы, ножей холодной резки металла, обрезных матриц и пуансонов используется сталь 8ХФ. Аналогичные области применения, включая рамные и круглые строгальные пилы, характерны для стали 9ХФ. Метчики и иной режущий инструмент малого диаметра, закаливаемый в горячих средах, производят из стали 11ХФ.

Марка Х (углеродистая) находит применение при изготовлении зубил для насечки напильников, твердых кулачков, калибров и токарных резцов для ремонтных мастерских. Сталь 9X1 оптимальна для валков холодной прокатки, дрессировочных валков, клейм, пробойников и деревообрабатывающих инструментов. Для прецизионного измерительного инструмента, такого как плитки и калибры, предназначена сталь 12X1. Пневматические зубила, штампы небольших размеров и рубильные ножи изготавливают из стали 6ХС. Режущий и штамповочный инструмент, включая плашки и ножницы, производится из стали 9Г2Ф.

Высокоточные инструменты, такие как резьбовые калибры и сложные штампы, для которых недопустимо коробление, создают из сталей 9ХВГ и 6ХВГ. Последняя также применяется для пуансонов холодной прошивки и небольших штампов горячей штамповки. Универсальная сталь 9ХС используется для сверл, разверток, метчиков, плашек и фрез. Для ленточных и ножовочных полотен предназначена сталь В2Ф. Сталь ХГС применяется для валков холодной прокатки и вырубных штампов, однако она не является полноценной заменой сталям ХВГ, 9ХС и ХВСГФ для режущего инструмента.

Для работы в условиях высоких нагрузок, включая горячую резку металла, применяется сталь 4ХС. Круглые плашки и развертки производят из стали ХВСГФ. Инструменты, для которых недопустимо повышенное коробление при закалке, такие как длинные метчики и протяжки, изготавливают из стали ХВГ. Марки 6ХВ2С и 5ХВ2СФ подходят для ножей холодной резки, резьбонакатных плашек и деревообрабатывающих инструментов. При повышенных динамических нагрузках используется сталь 6ХЗМФС, заменяющая марки 7X3 и 6ХВ2С.

Штампы холодного объемного деформирования сложной конфигурации для цветных сплавов производят из стали 7ХГ2ВМФ. Деревообрабатывающие инструменты, например, фрезы и строгальные пилы, создают из сталей 9Х5ВФ и 8Х6НФТ. Для вырубного и накатного инструмента предназначена сталь 6Х4М2ФС. Резьбонакатной инструмент, ручные ножовочные полотна и матрицы производят из стали Х6ВФ. Матрицы и пуансоны, испытывающие давление до 2300 МПа, изготавливают из стали 8Х4В2МФС2.

Высоконагруженные вырубные штампы для электротехнических сталей, а также шлице- и резьбонакатной инструмент производят из стали 11Х4В2МФЗС2. Универсальная сталь 6Х6ВЗМФС применяется для инструментов холодной пластической деформации, рубильных ножей и шарошек для горных пород. Холодные штампы высокой износостойкости, волочильные доски и сложные секции кузовных штампов изготавливают из сталей XI2 и Х12ВМФ. Марки Х12МФ и Х12Ф1 используются для аналогичных целей, но при необходимости повышенной вязкости, а также для профилировочных роликов и сложных дыропрошивочных матриц.

Группа 2: Стали для горячего деформирования. Стали группы 2 предназначены для инструмента, работающего в условиях высоких температур, возникающих при обработке металлов давлением. Марка 5ХНМ применяется для массивных молотовых штампов паровоздушных молотов и прессовых штампов для цветных сплавов. Для молотовых штампов с массой падающих частей до 3 т используются стали 5ХНВ и 5ХНВС. Инструмент для горячей высадки на горизонтально-ковочных машинах, а также гибочные и обрезные штампы производят из сталей 7X3 и 8X3.

Сталь 4ХМФС служит заменой менее теплостойким маркам 5ХНМ и 5ХНВ для молотовых штампов и прессового инструмента для алюминиевых сплавов. Крупногабаритные штампы и инструмент для горизонтально-ковочных машин изготавливают из стали 5Х2МНФ. Для мелких молотовых штампов и инструмента высокоскоростной штамповки применяется сталь 4ХЗВМФ. Инструмент, подвергающийся интенсивному охлаждению, и пресс-формы для медных сплавов производят из стали ЗХЗМЗФ.

Сталь 4Х5МФС используется для крупных молотовых и прессовых вставок в условиях массового производства. Инструмент высокоскоростной штамповки и вставки для горячего деформирования производят из стали 4Х4ВМФС. Пресс-формы для литья цветных сплавов и молотовые вставки изготавливают из сталей 4Х5МФ1С и 4Х5В2ФС. Тяжелонагруженный прессовый инструмент для жаропрочных сплавов создают из стали 4Х2В5МФ.

Наиболее высокие прокаливаемость и теплостойкость в этой группе демонстрирует сталь 5ХЗВЗМФС, используемая для тяжелонагруженного прессового инструмента. Специальная марка 05Х12Н6Д2МФСГТ разработана для формообразующих деталей пресс-форм, используемых в производстве резинотехнических и пластмассовых изделий.

Термическая обработка легированных сталей. Для достижения требуемых эксплуатационных характеристик критически важна правильная термическая обработка. Каждая из перечисленных легированных инструментальных сталей имеет строго определенный режим термического упрочнения. Оптимальная температура закалки и тип охлаждающей среды (масло, воздух, соляные ванны) индивидуальны для каждой марки и регламентируются технологическими инструкциями. Соблюдение этих параметров обеспечивает необходимую твердость, износостойкость и устойчивость к короблению, что гарантирует долговечность и надежность инструмента в рабочих условиях.