2.11.5.4.2. Хромонікелеві нержавні сталі

Хромонікелеві нержавні сталі мають більш високу корозійну тривкість і кращі технологічні властивості (зварюваність, оброблюваність тиском) порівняно з хромовими сталями. У виробничій сфері найчастіше використовують сталі, що мають у своєму складі 18 % хрому, 9...13 % нікелю й обмежену частку (0,03...0,12 %) вуглецю. Корозійну тривкість хромонікелевих сталей визначає висока (понад 13 %) масова частка хрому. Нікель стабілізує аустеніт в широкому діапазоні температур, включаючи кімнатну. Високу тривкість проти корозії виявляють сталі з масовою часткою вуглецю до 0,03 %, а також сталі, леговані титаном або ніобієм. Збільшення вуглецю понад його граничну розчинність в аустеніті призводить в умовах повільного охолодження до виділення із твердого розчину карбіду (Сг, Fe),,C₆ й до недопустимого зниження концентрації хрому в твердому розчині (менше, ніж 13 %). Щоб перевести карбідну фазу в твердий розчин, необхідно нагріти хромонікелеву сталь до температури 1100... 1150 °С та охолодити її у воді· Тоді формується пересичений твердий розчин вуглецю у легованому аустеніті з високою корозійною тривкістю, доброю пластичністю, низькою твердістю і

порівняно невисокою міцністю. У разі необхідності міцність хромонікелевої аустенітної сталі можна підвищити шляхом холодної пластичної деформації (наклепу).

Хромонікелеві нержавні сталі дорогі, бо до їх складу входить дефіцитний нікель. В окремих марках його частково заміняють дешевшим марганцем. Замін­ником сталі 10Х18Н9Т служить дешевша сталь 10Х14Г14Н4Т, де марганцю близько 14 %.

Сталь марок 12Х18Н9, 04Х18Н10, 12Х18Н10Т, 03Х18Н12 широко засто­совують у харчовій, хімічній і нафтовій промисловості.

2.11.6. Інструментальні сталі

До інструментальних належать делеговані (див. п.2.6.3.3) й леговані сталі, швидкорізальні сталі, сталі для вимірних інструментів і сталі для штампів. Для виготовлення різальних інструментів крім сталей широко застосовують тверді стопи, а також мінералокерамічні матеріали.

2.11.6.1. Інструментальні леговані сталі

Інструментальні леговані сталі [ЗО] містять обмежену кількість хрому, воль­фраму, ванадію, кремнію і марганцю. Частка вуглецю в цих сталях висока — 0,9... 1,3 %. Легувальні елементи істотно покращують прогартованість, дещо підвищують твердість (62...64 HRC) і теплотривкість (до 250 °С) порівняно з нелегованими інструментальними сталями. Звичайна термічна обробка лего­ваних сталей для різального інструменту полягає в гартуванні від 810...870 °С й низькотемпературному відпусканні. Структура після термообробки — лего­ваний мартенсит, карбіди, а також залишковий аустеніт. Із сталей марок 9ХС, ХВГ, ХВ4, ХВСГ виготовляють свердла, розвертки, мітчики, плашки і фрези невеликого діаметра.

2. /1.6.2. Швидкорізальні сталі

Швидкорізальні сталі [31] — високолеговані інструментальні сталі, до складу яких входить 0,75... 1,10 % вуглецю, 3,0...4,4 % хрому, 2,0... 18,0 % вольфраму (Р), 1,0...3,0 % ванадію (Ф), а також до 10 % кобальту (К) / до 5 % молібдену (М).

Швидкорізальні сталі маркують літерою Ρ (rapid— швидкий). Цифри після літери Ρ показують середню масову частку вольфраму в цічих процентах, а цифри після літер Φ, Κ і Μ — масову частку відповідно ванадію, кобальту п молібдену. У позначенні не вказана частка вуглецю і хрому.

Температура гартування швидкорізальних сталей повинна бути такою, щоб забезпечити максимальний перехід карбідів в аустеніт і водночас не допустити ^НаДмірного росту зерна аустеніту. Залежно від хімічного складу сталі вона знаходиться в межах 1210...1290 °С. Сталь нагрівають повільно в кількох соляних ваннах зі зупинками в зоні температур фазових перетворень. Після ^ох°лодження в мінеральній оливі структура сталі складається із високолего-

ваного мартенситу з концентрацією вуглецю 0,3...0,4 %, первинних карбіді_в що не перейшли в твердий розчин під час нагрівання й 25...35 % залишкового аустеніту, який негативно впливає на різальні властивості сталі.

За час триразового високотемпературного відпускання при 560 °С з вит­римкою по 1 год. залишковий аустеніт розпадається, формуючи матрицю легованого мартенситу й до 15 % за об'ємом дрібнодисперсних карбідів вто­ринного твердіння розміром близько 0,01 мкм [33]. Ефект вторинного твер­діння обумовлений такими легувальними елементами як вольфрам, молібден і ванадій. Кобальт, хоч і не утворює карбідів, зате стримує їх ріст під час наг­рівання, а хром зменшує критичну швидкість гартування. Твердість інст­рументів із швидкорізальних сталей після повної термообробки становить 63...67 HRC [31], а теплотривкість — 615...640 °С [34].

Серед швидкорізальних сталей розрізняють: вольфрамові марок Р18 і Р9, вольфрамомолібденові (Р9М5), вольфрамованадієві (Р12ФЗ), вольфрамомоліб-денові з кобальтом (Р6М5К5), вольфрамокобальтові з ванадієм (Р18К5Ф2). Швидкорізальні сталі широко використовуються для виготовлення всіх видів металорізальних інструментів. Зокрема, для інструментів складної форми, які повинні мати високу зносотривкість, застосовують сталь Ρ18, а для простіших інструментів — сталь Р9. Однак, зважаючи на дороговизну вольфраму, їх значною мірою витісняє дешевша сталь Р6М5.

Інструменти, що працюють у важких умовах (переривчасте різання, вібра­ції, різання важкооброблюваних нержавних і жароміцних сталей), виго­товляють із швидкорізальних сталей, у складі яких є кобальт (марки Р18К5Ф2, Р9К5, Р9К4М8).

Для інструментів чистової обробки (протяжки, розвертки) використовують вольфрамованадієві сталі (Р12ФЗ).

В останні десятиліття все частіше отримують заготовки для інструментів із швидкорізальних сталей методом порошкової металургії. Дуже дрібні порошки компонентів вибраної марки сталі старанно перемішують, пресують і спікають при високій температурі. Завдяки доброму перемішуванню вдається досягти однорідного розподілу карбідів, вищих механічних властивостей, підвищеної теплотривкості та кращої оброблюваності шліфуванням порівняно зі сталями такого самого хімічного складу, але отриманими вальцюванням або куванням. Сталі, виготовлені методом порошкової металургії, мають додаткове позначення МП, наприклад, Р6М5К5МП.