Что такое инструментальная сталь? Свойства, типы, применение

Как мировой эксперт в производстве стали, SteelPro Group признает критическую важность инструментальной стали в сложных приложениях. В этой статье рассматриваются ее основные характеристики, классификации и приложения, чтобы помочь вам выбрать идеальный вариант.

Что такое инструментальная сталь?

Инструментальная сталь — это углеродистая или легированная сталь высшего сорта, ценимая за свою прочность, стойкость к истиранию и способность сохранять прочность при повышенных температурах. Ее прочность и ударная вязкость обусловлены карбидообразующими элементами, такими как вольфрам, молибден, хром и ванадий, а кобальт и никель обеспечивают превосходную производительность при повышенных температурах. Идеально подходит для инструментов и оснастки, она отлично подходит для высоконагруженных применений, таких как резка, штамповка и формовка.

Свойства инструментальной стали

• Высокая твердость сохраняется в экстремальных условиях.
• Отличная износостойкость, выдерживающая трение и истирание.
• Высокая прочность, предотвращающая растрескивание и разрушение под нагрузкой.
• Исключительная термостойкость, сохраняющая прочность при высоких температурах.
• Хорошая коррозионная стойкость, предотвращающая ржавчину и окисление.
• Превосходная размерная стабильность при высоких нагрузках.
• Исключительная несущая способность, позволяющая выдерживать высокое давление.

Различные типы инструментальной стали

Инструментальная сталь подразделяется на шесть основных типов в зависимости от ее состава, термической обработки и предполагаемого использования. 

Инструментальная сталь, закаливаемая в воде

Инструментальные стали, закаливаемые в воде (часто обозначается как W-серия) — наиболее простой и недорогой тип инструментальной стали. Их закалка осуществляется в первую очередь закалкой в воде, что обеспечивает высокую твердость после термической обработки.

Основные характеристики:

• Высокая твёрдость после закалки в воде.
• Умеренная износостойкость.
• Низкая ударная вязкость.
• Подходит для инструментов, не подвергающихся сильным ударам или сотрясениям.
• Обычно используется для режущих инструментов, штампов и форм в условиях низких напряжений.

Инструментальная сталь для горячих работ

Инструментальные стали для горячей обработки, часто классифицируемые как H-серия, разработаны специально для инструментов, используемых в высокотемпературных процессах, таких как литье под давлением, экструзия и ковка, где материал должен выдерживать экстремальные температуры и значительные нагрузки. Эти стали должны сохранять свою прочность и противостоять износу при повышенных температурах.

Основные характеристики:

• Хорошая стойкость к термической усталости и тепловому растрескиванию.
• Отличные характеристики при высоких температурах.
• Используется для инструментов, подвергающихся воздействию высоких температур в процессе производства.
• Распространенные типы включают в себя Н13, известный своими превосходными характеристиками при горячей обработке и стойкостью к тепловому удару.

Инструментальная сталь для холодной обработки

Инструментальные стали для холодной обработки (обозначается как О, А, Д, и другие) используются в приложениях, где инструменты подвергаются воздействию комнатной температуры, но должны противостоять износу, деформации и истиранию. Эти стали разработаны для сохранения твердости и формы при более низких температурах.

Основные характеристики:

• Отличная износостойкость и твердость.
• Хорошая размерная стабильность.
• Идеально подходит для формовочных инструментов, пуансонов, матриц и других компонентов, работающих при низких температурах, но высоком давлении.
• Распространенные типы включают в себя О1 (закалка в масле), А2, и Д2 (высокоуглеродистые, высокохромистые стали).

Ударопрочная инструментальная сталь

Ударопрочные инструментальные стали (обозначается как S-серия) предназначены для инструментов, которые испытывают сильные ударные нагрузки, например, молотки, зубила и пробойники. Эти стали обладают высокой устойчивостью к трещинам или сколам в жестких условиях.

Основные характеристики:

• Превосходная прочность и ударопрочность.
• Хорошая износостойкость, хотя и не такая высокая, как у холоднодеформированных или быстрорежущих сталей.
• Идеально подходит для инструментов, подвергающихся многократным ударным нагрузкам, таких как ручные инструменты, зубила и штампы, используемые при пробивке и штамповке.

Быстрорежущая инструментальная сталь

Быстрорежущие стали (обычно М-серия, Т-серия, и H-серия) предназначены для режущих инструментов, работающих на высоких скоростях и при повышенных температурах. Эти стали способны сохранять свою твердость даже при раскаленных температурах, что делает их идеальными для высокоскоростной обработки.

Основные характеристики:

• Исключительная твердость и износостойкость при высоких температурах.
• Сохраняет остроту режущих кромок при повышенных скоростях.
• Отличная термостойкость, обычно используется в сверлах, фрезерных станках и токарных станках.
• Типы включают М2 (наиболее распространенная быстрорежущая сталь), Т1, и М42.

Инструментальная сталь специального назначения

Специальные инструментальные стали предназначены для узкоспециализированных применений и отвечают уникальным требованиям к эксплуатационным характеристикам, которым не отвечают стандартные инструментальные стали.

Инструментальная сталь типа P (пластмассовая литейная сталь)

Инструментальные стали типа P разработаны специально для литье пластмасс под давлением и литье цинка под давлением Применение. Эти стали обладают превосходной устойчивостью к износу, коррозии и термическим нагрузкам, что делает их идеальными для форм, подвергающихся воздействию высоких давлений и температур.

Инструментальная сталь типа L (низколегированная)

Стали L-типа, такие как Л6, предоставлять исключительная прочность и используются для инструментов, требующих высокой ударопрочности и стойкости к ударам, таких как молотки, пробойники и штампы для тяжелых условий эксплуатации.

Инструментальная сталь типа F (закаленная в воде)

Инструментальные стали типа F закаляются путем закалки в воде, обеспечивая превосходную износостойкость по сравнению с другими типами, что делает их пригодными для инструментов, подвергающихся абразивному износу.

Из чего сделана инструментальная сталь?

Инструментальная сталь изготавливается из углерода и легирующих элементов, таких как вольфрам, молибден, хром, ванадий и никель. Это содержание генерирует карбиды, улучшая твердость, долговечность и эффективность при повышенных температурах.

Ключевые элементы инструментальной стали и их роль

Углерод: Обычно от 0,5% до 1,5%, углерод упрочняет сталь и образует карбиды, которые повышают износостойкость и прочность. Большее количество углерода повышает твердость, но может снизить долговечность.

Вольфрам: Образует карбид вольфрама, улучшающий износостойкость и термостойкость, позволяя инструментальной стали сохранять твердость при высоких температурах.

Хром: Повышает твердость, коррозионную стойкость и стойкость к окислению, особенно при высоких температурах, что делает его незаменимым для жаропрочных инструментальных сталей.

Ванадий: Измельчает карбиды, повышая прочность и износостойкость, а также улучшая ударную вязкость и долговечность под нагрузкой.

Молибден: Повышает прокаливаемость, прочность и устойчивость к высоким температурам, уменьшая деформацию при термообработке.

никель: Улучшает прочность и устойчивость к размягчению при высоких температурах, сохраняя эксплуатационные характеристики стали под нагрузкой.

Кобальт: Повышает прочность при высоких температурах и термостойкость, а также помогает сохранить целостность инструмента, предотвращая размягчение при длительном воздействии тепла.

Марганец: Низкие уровни способствуют повышению прочности и раскислению стали, снижая риск образования трещин во время термообработки.

Для чего используется инструментальная сталь?

Инструментальная сталь используется для создания инструментов и компонентов, которые требуют высокой производительности, долговечности и точности в сложных приложениях. Ее применение включает:

• Режущие инструменты: Сверла, фрезы, пильные полотна
• Инструменты для формовки: Штампы, пуансоны, штамповочные инструменты
• Инструменты для формовки: Пластиковые литьевые формы, формы для литья под давлением
• Высокопроизводительные инструменты: Шлифовальные круги, зубила, развертки
• Инструменты для горячих работ: штампы для ковки, штампы для экструзии, лезвия для горячей резки
• Инструменты для холодной обработки: Вырубные штампы, обрезные штампы, пробивные инструменты

Выберите подходящую инструментальную сталь для вашего проекта

В SteelPro Group мы предлагаем высококачественные решения из инструментальной стали для таких отраслей, как производство, автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность. Свяжитесь с нами сейчас, чтобы найти идеальный материал для ваших требований и повысить эффективность вашей работы.