Легированные инструментальные стали – сплавы для очень ответственных изделий

1 Маркировка и важные особенности инструментальных легированных сплавов

Описываемые стали располагают некоторыми преимуществами, которые отличают их от углеродистых инструментальных стальных композиций. Сверла, фрезы и резцы из ЛИС разрешается применять на высоких скоростях резания металлических заготовок. А вот углеродистые инструментальные стали не позволяют этого сделать, так как при нагреве до 200 °С рабочие приспособления из них утрачивают свою первоначальную твердость.

Более высокими эксплуатационными характеристиками обладают и штампы, сделанные из ЛИС. Они великолепно сопротивляются ударным нагрузкам. При этом стоит заметить, что углеродистые штампы имеют достаточно высокую прочностью и твердость.

Штамп из ЛИС

Применение легированных инструментальных сталей рекомендовано и тогда, когда требуется получить надежные инструменты большой длины, но малой толщины (развертки, метчики и так далее). Такие приспособления из ЛИС редко выходят из строя за счет того, что не подвержены высокой хрупкости.

Основными легирующими компонентами для описываемых в статье сталей являются  кремний, молибден, хром, марганец и вольфрам. Углерода в разных ЛИС содержится до 2,3 % (минимально – 0,3 %).

Марки легированных сплавов для инструментов зашифровываются кодом из цифр и литер. На десятые доли процента содержания углерода указывает первая цифра. Если данный химический элемент присутствует в ЛИС в количестве более 1 %, цифра в маркировке отсутствует. Возьмем для примера распространенные марки инструментальных сплавов ХГ и 9ХС. Первая сталь (ХГ) содержит более 1 % углерода (так как нет цифры перед маркировкой). А во второй этот элемент присутствует в количестве 0,9 %.

Маркировка стали

Литеры, которые входят в разные марки ЛИС, обозначают следующие химэлементы (легирующие компоненты):

• Г – марганец;
• Х – хром;
• Ф – ванадий;
• В – вольфрам;
• М – молибден;
• С – кремний;
• Н – никель.

Цифры после любых из этих компонентов указывают на то, сколько их имеется в стали (в целых процентах). Когда цифра не ставится, это означает, что легирующая добавка содержится в количестве не более 1 %. Как видим, "расшифровать" марки ЛИС совсем несложно.

2 Применение инструментальных сплавов – зачем нужны разные их марки?

Рассматриваемые стали используются для выпуска измерительного и режущего инструмента, а также для производства штампов. Далее мы приводим некоторые марки ЛИС и указываем сферу их применения:

• 3Х3М3Ф. Такую легированную инструментальную сталь используют для выпуска рабочих приспособлений горизонтально-ковочных агрегатов и кривошипного прессового оборудования (ножи для горячего разрезания заготовок, пресс-формы и другой инструмент, который не боится активного охлаждения в процессе работы станков).
• Х12МФ. Отличный материал для производства матриц и пуансонов для выдавливания, просечных и вырубных сложных по конфигурации штампов. Сталь Х12МФ находит применение и при изготовлении компонентов кузнечных штампов, эталонных шестерен, роликов для профилирования металлических деталей, плашек накатной группы. Этот инструментальный сплав допускается использовать для выпуска практически любых изделий, которые функционируют под давлением в районе 1500–1600 МПа.

Материал Х12МФ

• 4Х5МФС. Сталь, предназначенная для изготовления прессовых и молотовых вставок диаметром более 20 сантиметров, а также для небольших молотовых штампов, используемых при массовом производстве деталей. Также 4Х5МФС подходит для литейных пресс-форм, с помощью которых обрабатывают магниевые и алюминиевые изделия.
• ХВГ. Сплав применяют при выпуске износостойких деталей, обладающих повышенными упругими характеристиками и высоким противодействием усталости при изгибе. К их числу относят клейма, фрезы, плашки, развертки, машинные штампели, метчики для холодных работ, а также разные типы технологической оснастки металлообрабатывающего оборудования.

Сплав ХВГ

Указанные марки сталей используются для строго определенных целей. Стоимость таких ЛИС достаточно высока за счет высокого уровня их легирования и большого количества легирующих добавок. Существуют и более "универсальные" инструментальные стали, которые подходят для выпуска различных по назначению инструментов. О них мы поговорим в следующем разделе.

3 Популярные и редкие марки легированных инструментальных сплавов

К числу наиболее востребованных ЛИС относят сплавы 11ХФ, служащие для производства режущих приспособлений (в частности, метчиков) сечением не более трех сантиметров, 4ХС (штампы горячей вытяжки, ножницы для резки металла, зубила), 12Х1 (шаблоны, калибры, плитки и иные виды измерительных инструментов), 6Х4М2ФС (накатной, высадочный и вырубной инструмент, включая пневматические зубила).

Гравировальные приспособления, бритвенные лезвия, всевозможные шаберы и хирургические острые ножи изготавливают из сплава 13Х, деревообрабатывающие инструменты – из 7ХФ, кернеры, обрезные "холодные" матрицы, ножи для резки стали и штемпели – из 8ХФ. А вот сталь Х идеальна для производства долбежных и строгальных резцов, применяемых в ремонтных и лекальных цехах, калиберных колец и цилиндрических гладких калибров, максимально твердых пальцевых и эксцентриковых кулачков.

Гравировальные приспособления

Из других популярных марок инструментальных сплавов выпускают:

• маленькие (толщиной либо сечением до 7 сантиметров) вырубные штампы – ХГС;
• ножи для предприятий бумажной промышленности, технологическая оснастка, инструменты для обработки древесины вручную – ХВСГ;
• граверные и прошивные инструменты – ХВ4;
• деревообрабатывающие рамные и дисковые пилы – 9ХФМ;
• круглые развертки и плашки – ХВСГФ;
• прошивные пуансоны, фрезы и резцы, используемые на малых скоростях резки металлических изделий, гравировальный инструмент высокой твердости – ХВ4Ф;
• ножовочные полотна и пилы (ленточные) по металлу – В2Ф, 9Х5ВФ (их также применяют при выпуске других приспособлений, с помощью которых обрабатывают древесину);
• штамповочный и режущий инструмент – 9Г2Ф.

Ножи из инструментальных сплавов

Молотовые штампы, эксплуатируемые на молотах пневматической и паровоздушной конструкции, делают из следующих ЛИС – 5ХНВС, 5ХНВ, 4ХМНФС, 3Х2МНФ. Их, кроме того, часто используют для выпуска матриц и бандажей для молотов, внутренних втулок с крупными геометрическими параметрами и штампов контейнерной формы.

К редким сплавам относят такие легированные стали: 11Х4В2МФ3С2 (резьбо- и шлиценакатные приспособления), 05Х12Н6Д2МФСГТ (элементы пресс-форм для изготовления пластмассовых и резинотехнических конструкций), 8Х4В2МФС2 (резьбонакатные ролики, матрицы, работающие пол давлением не выше 2300 МПа), 6Х3МФС (чеканочные штампы, штемпели).