Что такое инструментальная сталь?
Инструментальная сталь — это стальной материал, используемый для резки, формовки и других применений инструментальной стали, обладающий такими свойствами, как высокая твердость, износостойкость, жаропрочность и коррозионная стойкость.
Инструментальная сталь подразделяется на три типа: углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь и быстрорежущая инструментальная сталь.
Углеродистая инструментальная сталь является наиболее часто используемой инструментальной сталью. Легированная инструментальная сталь — это особый тип инструментальной стали, используемый для резки, формовки и других применений инструментальной стали благодаря своей высокой твердости, износостойкости, термостойкости и коррозионной стойкости.
Легированная инструментальная сталь доступна для холодных и горячих форм, в то время как быстрорежущая инструментальная сталь включает инструментальные стали на основе вольфрама и молибдена.
Применение инструментальной стали
Ниже приведены примеры основных применений инструментальной стали.
1. Режущие инструменты
Режущие инструменты для токарных станков, фрезерных станков, сверла и т. д.
2. Прокатные инструменты
Прокатные инструменты для обработки металлических листов и прутков, пресс-формы для формовки металлических прутков и т. д.
3. Штампы
Формы для формовки пластика и металла.
4. Детали устройств управления
Детали для машин, таких как автомобили и самолеты.
5. Электронные детали
Трубки для высокочастотных нагревателей, вакуумные трубки и т. д.
6. Режущие инструменты
Лезвия, такие как кухонные ножи, ножницы, лезвия резаков и т. д.
7. Подшипники
Высокотвердые, износостойкие детали подшипников, используемые во вращающихся деталях с высокой нагрузкой.
Типы инструментальной стали
Как упоминалось ранее, инструментальная сталь подразделяется на три типа: углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь и быстрорежущая инструментальная сталь.
1. Углеродистая инструментальная сталь
Углеродистая инструментальная сталь — это высокоуглеродистая сталь, которая в основном используется для таких инструментов, как режущие инструменты и штампы. Она обычно имеет высокую твердость и отличную износостойкость, жаростойкость и коррозионную стойкость.
2. Легированная инструментальная сталь
Легированная инструментальная сталь обычно имеет высокую твердость, износостойкость, жаростойкость и коррозионную стойкость и используется при производстве инструментов и штампов.
3. Быстрорежущая инструментальная сталь
Быстрорежущие инструментальные стали обычно подразделяются на три группы: на основе вольфрама, на основе молибдена, изготовленные методом порошковой металлургии, и на основе молибдена. Всего в этой категории доступно 15 типов стали.
Быстрорежущая инструментальная сталь на основе вольфрама — это тип инструментальной стали, которая содержит вольфрам в качестве основного легирующего элемента и обладает такими свойствами, как высокая твердость, износостойкость, жаропрочность и обрабатываемость. Она в основном используется при производстве инструментов и штампов для резки металлов и подходит для операций резки на высоких скоростях.
Быстрорежущая инструментальная сталь на основе молибдена — это тип инструментальной стали, которая содержит молибден в качестве основного легирующего элемента и характеризуется высокой износостойкостью, жаростойкостью и вязкостью при резании на высоких скоростях.
Быстрорежущая инструментальная сталь на основе молибдена, произведенная методом порошковой металлургии, имеет однородную структуру и плотность и может демонстрировать высокую износостойкость, жаростойкость и вязкость. Кроме того, равномерное смешивание и спекание обычно приводят к более высокой твердости и более длительному сроку службы, чем у обычных сталей.
Свойства инструментальной стали
Основные свойства инструментальных сталей следующие:
1. Твёрдость
Инструментальная сталь характеризуется высокой твёрдостью и способностью выдерживать высокие нагрузки, такие как резка и обработка. Она используется при изготовлении инструментов, штампов и других деталей, для которых требуется долговечность.
2. Износостойкость
Инструментальная сталь обладает превосходной износостойкостью и может выдерживать длительное использование. Она широко используется для высокоскоростных режущих инструментов и форм, поскольку она устойчива к деформации и износу, вызванным трением и теплом, выделяющимся во время операций резки и обработки.
3. Теплостойкость
Инструментальная сталь устойчива к деформации и размягчению при нагревании даже в условиях высокой температуры. Поэтому она подходит для работы в высокотемпературных средах, таких как высокотемпературная резка и литье.
4. Ковкость
Инструментальная сталь подходит для кузнечных операций и может быть сформирована в различные формы. Поэтому она подходит для изготовления деталей, требующих высокой точности, таких как формы и лезвия со сложными формами.
5. Марки стали
Существуют различные типы инструментальной стали, такие как быстрорежущая сталь, высокоуглеродистая сталь и специальная инструментальная сталь. Каждая марка стали имеет различные характеристики, и для каждого применения следует выбирать соответствующую сталь.
Другая информация об инструментальной стали
1. Стабильность размеров
Инструментальная сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, термостойкостью и коррозионной стойкостью, поэтому важно иметь меньшую деформацию и износ даже после длительного использования.
Кроме того, изделия и детали из инструментальной стали иногда должны иметь высокую точность формы. Инструментальная сталь должна иметь высокую размерную стабильность и малое изменение формы после термообработки.
Для улучшения размерной стабильности важно удалить примеси из стали и применить соответствующую термическую обработку. Например, примеси в стали, такие как оксиды и углерод, могут реагировать при высоких температурах, вызывая окисление и изменение, поэтому производство инструментальной стали включает процесс рафинирования при высоких температурах.
Термическая обработка также является важным процессом, используемым для регулировки механических свойств, таких как твердость и прочность, путем изменения свойств стали.
2. Коррозионная стойкость
Так как инструментальная сталь часто используется во влажных и коррозионных средах, коррозионная стойкость является еще одним важным свойством. Формы и режущие инструменты, например, могут контактировать с влагой или коррозионными материалами, что может сократить срок службы деталей и изделий.
Коррозионная стойкость особенно важна для инструментов и штампов, которые контактируют с коррозионными материалами, такими как пластмассы и пищевая промышленность.
В целом, коррозионная стойкость инструментальной стали может быть улучшена путем добавления легирующих элементов или специальной обработки. Например, для повышения коррозионной стойкости могут быть добавлены хром, молибден или другие легирующие элементы.
Еще одной особенностью является то, что коррозионную стойкость инструментальной стали можно улучшить с помощью соответствующей термической обработки или обработки поверхности.
3. Контроль механических свойств
Инструментальная сталь обладает различными механическими свойствами в зависимости от входящих в ее состав материалов и термической обработки. Основными механическими свойствами инструментальной стали являются твердость, прочность, ударная вязкость, усталостная прочность, жаропрочность, износостойкость и коррозионная стойкость. Эти механические свойства контролируются количеством добавленных легирующих элементов, способом охлаждения, а также типом и условиями термической обработки.
В целом термическая обработка инструментальной стали включает закалку, отпуск, отжиг и поверхностную закалку. Закалка — это метод повышения твердости инструментальной стали путем нагрева ее до высокой температуры и последующего быстрого охлаждения.
Отпуск — это метод смягчения твердости путем нагрева и повторного охлаждения после закалки. Отжиг повышает ударную вязкость инструментальной стали путем нагрева ее при низкой температуре в течение длительного времени. Поверхностная закалка — это метод повышения твердости путем нагрева поверхности с высокой частотой.
Количество легирующих элементов, добавляемых в инструментальную сталь, также важно для контроля механических свойств, таких как твердость, прочность и вязкость.
Обычные легирующие элементы включают хром, ванадий, молибден, кобальт, вольфрам, марганец, кремний, никель и медь. Добавляя эти легирующие элементы, можно регулировать свойства инструментальной стали.