Стали для измерительного инструмента
Стали этого назначения должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, сохранять постоянство формы и размеров в течение длительного срока эксплуатации. Кроме того, от них требуется хорошая обрабатываемость для получения высокого класса чистоты поверхности и малая деформация при термической обработке.
Для измерительного инструмента обычно применяют высокоуглеродистые стали У8 – У12 и низколегированные стали марок X, ХГС, ХВГ, 9ХС, содержащие около 1 % С и до 1,5 % Сr. Их твердость после термообработки должка быть не менее 60 – 64 HRC.
После обычной термической обработки в структуре высокоуглеродистых сталей обычно присутствует остаточный аустенит, обусловливающий ее нестабильность. Для обеспечения высокой твердости стали и стабильности размеров инструмента в процессе эксплуатации проводится специальная термическая обработка. Она состоит из закалки в масле, для особо точных инструментов включает дополнительно обработку холодом при температуре −80° С и длительный (до 30 ч) низкотемпературный отпуск – старение при 120 – 170º С.
Нагрев при более высокой температуре недопустим из-за снижения твердости и износостойкости инструмента. Длительный отпуск предотвращает процессы старения и распад мартенсита в течение всего периода эксплуатации инструмента.
Для измерительных инструментов большого размера и сложной геометрии используют азотируемые стали типа 38Х2МЮА.
Штамповые стали
Штамповые стали применяют для изготовления штампов холодного и горячего деформирования, пуансонов, матриц, фильер, пресс-форм для литья под давлением. Химический состав некоторых марок штамповых сталей приведен в табл. 17.
В зависимости от температурных условий эксплуатации различают штамповые стали для деформирования в холодном и горячем состояниях.
Таблица 17
Химический состав некоторых штамповых сталей, %
(ГОСТ 5950 - 73)
Примечание: Содержание серы и фосфора должно быть меньше 0,30 % во всех сталях
Стали для штампов холодного деформирования
Стали этого типа должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, высокой прочностью и удовлетворительной вязкостью для работы при ударных нагрузках. В зависимости от назначения различают три группы штамповых сталей для деформирования в холодном состоянии.
К первой группе относятся стали для вытяжных и вырубных штампов. Основные требования, предъявляемые к этим сталям, − высокая твердость и износостойкость. Для изготовления штампов этого типа применяют углеродистые стали марок У10 − У12 и низколегированные стали X, ХВГ, ХВСГ. После неполной закалки их отпускают при 150 – 180° С на твердость 60 HRC.
Стали с повышенным содержанием хрома (6 – 12 %) (Х6ВФ, Х12, Х12М, Х12Ф1) имеют более высокую износостойкость и глубокую прокаливаемость. Высокая твердость этих сталей достигается благодаря присутствию в структуре большого количества карбидов хрома Сr7С3. Однако повышенное содержание карбидов хрома приводит к росту карбидной неоднородности. Структура и свойства высокохромистых сталей в значительной мере определяются правильным выбором режима термической обработки, особенно температуры закалки. После закалки обычно проводят низкий отпуск на твердость 61 – 63 HRC. Хорошо зарекомендовали себя стали Х12Ф4М, Х6Ф4М.
Молибден и ванадий, дополнительно введенные в состав сталей, способствуют получению мелкозернистой структуры. Износостойкость штампов из стали Х12Ф4М в 1,5 − 2 раза выше по сравнению с износостойкостью штампов из стали Х12М.
Вторую группу составляют стали для штампов холодного выдавливания, испытывающие большие удельные давления. Эти стали должны хорошо сопротивляться деформации и иметь высокую прочность. Присутствие в их структуре остаточного аустенита недопустимо. Для этого необходимо проведение высокого отпуска при температуре не ниже 500º С. Поэтому, хотя эти стали и относятся к сталям для штампов холодного деформирования, они должны иметь довольно высокую теплостойкость. Этим требованиям удовлетворяет сталь 6Х4М2ФС.
К третьей группе относятся стали для высадочных и чеканочных штампов, работающих при высоких ударных нагрузках. Сложность создания таких сталей состоит в том, что для повышения твердости необходимо увеличение содержания углерода, что может приводить к снижению ударной вязкости. Обычно для штампов этого назначения используют сталь 7X3. Более высокую стойкость показала сталь марки 6Х3ФС.