Конспект лекцій з дисципліни «Формування структури та властивостей сучасних інстру ментальних матеріалів»

 
Модуль №2/1,5. Основные группы современных инструментальных мате-
риалов: структура, свойства, производство, области применения 
 
ТЕМА №3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ 
 
ЛЕКЦИЯ №6 
1.
 
Углеродистые и низколегированные инструментальные стали: 
состав, структура, свойства, маркировка 
2.
 
Быстрорежущие стали: состав, структура, особенности легирова-
ния, свойства, маркировка, основные группы, области рацио-
нального применения 
3.
 
Особенности термической и термомеханической обработки ин-
струментальных сталей для оптимизации структуры и повыше-
ния эксплуатационных свойств 
1
. 
Углеродистые инструментальные стали
. Ранее других материа-
лов (конец XVIII…начало XIX ст.) для изготовления режущих инструментов 
начали применять 
высокоуглеродистые 
заэвтектоидные качественные и вы-
сококачественные 
инструментальные стали
(ДСТУ 3833-98, ГОСТ 1435-
99). Помимо железа и углерода (0,65…1,3% С), эти стали содержат 0,2…0,4% 
марганца, табл.3. 
Таблица 3 – Химический состав углеродистых инструментальных сталей 

---

19 
19 
Маркируют данные стали буквой «У» и цифрой, обозначающей содер-
жание углерода в десятых долях процента; в конце марок высококачествен-
ных сталей добавляют букву «А»: У7, У8…У13, У7А…У13А. Наиболее рас-
пространены марки У10А, У12А.
Некоторые марки имеют повышенное содержание марганца: У8Г, 
У8ГА. 
Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. 
Благодаря невысокой твердости в состоянии поставки (187…217 HB) углеро-
дистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что поз-
воляет применять накатку, насечку и другие высокопроизводительные мето-
ды изготовления из них инструментов.
Режущие инструменты изготавливают из заэвтектоидных сталей У10, 
У11, У12, У13. Их подвергают неполной закалке и низкому отпуску при 
150…180 

С на структуру мартенсита с включениями цементита. 
Такие инструменты обладают повышенной износостойкостью и доста-
точной твердостью при комнатной температуре (твердость сталей после 
термообработки HRC 60…64), но теплостойкость их невелика, так как при 
сравнительно невысоких температурах (200…250

С) их твердость резко 
уменьшается. В связи с этим инструменты пригодны для обработки при не-
больших скоростях резания – до 15…18 м/мин. 
Механические свойства некоторых марок приведены в табл. 4.
Таблица 4 – Механические свойства углеродистых инструментальных сталей 
Марка стали 
Предел 
прочности на 
растяжение 

в
, МПа 
Относительное 
удлинение 

, 
% 
Ударная вяз-
кость КСU, 
Дж/см
2 
Твердость по 
Роквеллу 
HRC 
У7 
980…1590 
10…18 
31…93 
3…63 
У12 
760…1570 
9…18 
20…44 
64 

---

20 
20 
Данные материалы применяются преимущественно для изготовления 
ручных инструментов – пил, мелких метчиков, плашек, сверл, зенкеров, 
напильников, плоскогубцев, надфилей. 
Углеродистые инструментальные стали также могут быть применены 
для изготовления измерительных инструментов – калибров простой формы, а 
также для небольших штампов холодной высадки и вытяжки, работающих 
при невысоких нагрузках.