Инструментальные стали и сплавы

По характеру работы инструменты можно разделить на измерительный, режущий, штампы.

Условия работы указанных инструментов существенно различаются.

1. Стали для режущих инструментов

Инструментальная сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью.

Углеродистые инструментальные стали

Эти стали по ГОСТ 1435-74 содержат 0,65-1,35 % С. Они маркируются У7, У7А ... У13, У13А. Буква У означает, что сталь углеродистая, число показывает содержание углерода в десятых долях процента.

Легированные инструментальные стали

Эти стали по ГОСТ 5950-73 обычно содержат 0,9-1,4 % С.

Низколегированные стали, содержащие 1-1,5 % легирующих элементов (Х5, 7ХФ, 8ХФ), относятся к сталям небольшой прокаливаемости.

Для режущего инструмента используют стали 9ХС, 6ХВГ и др.

Быстрорежущие стали.

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73) содержат 0,7- 1,5 % С, до 18 % W, являющегося основным легирующим элементом, до 4,5 % Сr, до 5 % Мо, до 10 % Со.

Стали для измерительных инструментов.

Для измерительных инструментов чаще всего используют высокоуглеродистые стали (У8-У12, X, Х9, ХГ, Х12Ф1), цементуемые (стали 15 и 20) и азотируемые (38ХМЮА).

Штамповые стали.

Различают стали для штампов холодного и горячего деформирования. Химический состав, механические свойства и назначение штамповых сталей приведены в ГОСТ 5950-73.

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали

Коррозионная стойкость стали может быть повышена, если, во-первых, содержание углерода снизить до минимально возможного количества и, во-вторых, ввести легирующий элемент, образующий с железом твердые растворы, в таком количестве, при котором скачкообразно повысится электродный потенциал сплава. Сталь, стойкую против атмосферной коррозии, называют нержавеющей. Стали или сплавы, имеющие высокую стойкость при коррозионном воздействии кислот, солей, щелочей и других агрессивных сред, называют кислотостойкими.

Хромистые коррозионностойкие стали.

Хром - основной легирующий элемент, делающий сталь корро-зионностойкой в окислительных средах.

Хромистые стали выплавляют с содержанием 13 % Сr, 17 % Сr и 25-28 % Сr . Стали 08X13 и 12X13 обладают повышенной пластичностью.

Из сталей 30X13 и 40X13 делают измерительный и медицинский инструменты, пружины и другие коррозионностойкие детали, от которых требуется высокая твердость или прочность.

Хромоникелевые коррозионностойкие стали.

Добавление никеля к железу (в количестве 1/8 моля) улучшает коррозионную стойкость сплава в серной кислоте.

Состав и свойства хромоникелевых коррозионностойких сталей приведены в ГОСТ 5632-72.

Стали аустенитного класса 04Х18Н10, 12Х18Н9Т, 09Х14Н16Б, 08Х10Н20Т2 и др. пластичны, хорошо свариваются, обладают повышенной жаропрочностью, коррозионностойки во многих средах, имеющих среднюю активность. Сталь 12Х18Н10Т- наиболее дешевая и поэтому ее применяют чаще других.

Аустенитно-мартенситные стали (стали переходного класса). К сталям переходного класса относятся стали 09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю, 08Х17Н5МЗ, 20Х13Н4Г9 и др.

Аустенитно-ферритные стали. К этому классу относятся стали 12X21Н5Т и 08Х22Н6Т.

В нержавеющих сталях наблюдается особый вид коррозии, называемый межкристаллитной коррозией (иногда также называют ее интеркристаллитной). Такая коррозия протекает главным образом по границам зерен и представляет большую опасность, поскольку не имеет каких-либо внешних признаков. При этом прочность катастрофически падает, исчезает металлический звук, металл настолько легко разрушается, что может быть превращен в порошок.

Коррозионностойкие сплавы и чугуны.

Кроме нержавеющих сталей, в промышленности используют и другие коррозионностойкие сплавы.

Для особо агрессивных сред применяют сплавы на никелевой основе типа хастеллой (сплавы НИМО). Содержание никеля в этих сплавах достигает 80 %. Вторым-элементом, присутствующим в этих сплавах в больших количествах, является молибден (15-30 %).

Недостатком этих сплавов является склонность к Межкристаллитной коррозии, поэтому содержание углерода в них должно быть минимальным.

Коррозионностойкие чугуны стойки во многих агрессивных средах (и не только в окислительных). Химический состав и свойства кислото­стойких чугунов приведены в ГОСТ 2176-77 и ГОСТ 2233-70.

Биметаллы.

Биметаллом называют двухслойный или многослойный материал, состоящий из двух различных металлов или сплавов, прочно соединенных по всей плоскости соприкосновения и представляющих собой монолитное целое.

Главным образом биметаллы используют как коррозионно-стойкие материалы. Имеются также антифрикционные, износостойкие, термобиметаллы, самозатачивающиеся, проводниковые и другие.

Коррозионностойкие биметаллы широко используют для деталей крупногабаритных конструкций, где вопрос о массе конструкции важен.

Подавляющее большинство выпускаемого коррозионностойкого биметалла приходится на биметаллы, которые в качестве основы имеют низкоуглеродистую или низколегированную сталь, а плакирующего слоя - коррозионностойкие стали (например, 08X13, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 03ХН28МДТ и др.), а также медные и никелевые сплавы, медь, никель, титан и некоторые другие.