Исходя из особенностей маркировки углеродистых сталей, сплав с наименованием У10 должен иметь в своём составе около 1% углерода (0,96-1,03%). Какое влияние на материал оказывает такое количество данного элемента? Инструментальная углеродистая сталь марки У10 отличается низкой теплостойкостью и относительно небольшой прокаливаемостью. Вследствие этого сплав не используется при сварных работах, равно как и при отливке элементов крупных размеров. Чаще всего из этого металла делаются фрезы, которые работают на небольших скоростях. Связано это с заметным падением показателей твердости сплава марки У10 при t>190–200^оС.

Химический состав

По своему химсоставу сплав У10 относительно схож со своими заменителями – марками У11 и У12:

• Fe – около 97%
• C – 0,96-1,03%
• Si – 0,17-0,33%
• Mn – 0,17-0,33%
• Cu – не больше 0,25%
• Ni – не больше 0,25%
• P – не больше 0,03%
• S – не больше 0,028%
• Cr – не больше 0,2%

Характеристики стали У10

При удельном весе в 7810 кг/м³ и твердости HB 10^-1=197 МПа сталь У 10 комфортно обрабатывается резанием и ковкой:  К υ тв. спл=1,1, Кυ б.ст=1,0 и t=1180-800^оС. Материал не склонен к отпускной хрупкости и нефлокеночувствителен. Остальные физические и механические свойства углеродистого сплава У10 представлены в таблицах:

Сталь У10: применение

В цеха промышленных предприятий сталь У10 поставляется в виде сортового проката согласно утвержденным ГОСТам:

• ГОСТ 21997-76 и ГОСТ 2283-79 – ленты
• ГОСТы 7417-75, 8559-75, 8560-78 и 1435-99 – калиброванные прутки
• ГОСТы 14955-77 и 1435-99 – шлифованные прутки и серебрянка
• ГОСТы 1133-71, 4405-75 и 1435-99 – поковки
• ГОСТ 4405-75 и 103-2006 – полосы

Главная сфера применения сплава У10 – фрезы, пилы – инструмент, предназначенный для обработки древесины. Кроме того, углеродистая инструментальная сталь У10 позволяет делать качественную игольную проволоку, различные детали холодной штамповки, витые пружины и прочие пружинящие детали, метчики и плашки, простейшие калибры, а также рабочие детали ручного слесарного инструмента: напильники, шаберы и пр.

Закалка стали У10

Процесс закаливания данного сплава является ступенчатым. Сначала заготовка помещается в горячую среду, после чего охлаждается в воде или водном соляном растворе. Оптимальная для данного сплава твердость в 62-63 HRc достигается при отпуске при t= 160^оС. Инструментальная сталь У 10 в готовых изделиях обычно отличается малой толщиной, но относительно большой площадью поверхностей, поэтому такие полосы или плиты прокаливаются полностью – на всем протяжении заготовки.

К разряду инструментальных углеродистых сталей следует относить сплавы с содержанием углерода (С) не менее 0,7 %. Инструментальная сталь У7 (доля углерода – около 0,7%) является «первой» в данном перечне, т.е. перечне качественных и высококачественных инструментальных сталей (согласно ГОСТу 1435-99 этот список представлен следующими марками: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А). Буква А в маркировке означает высококачественную сталь, а чтобы получить такой сплав, технологи до минимума уменьшают в его составе содержание фосфора и серы: с 0,035 до 0,03% и с 0,03 до 0,02% соответственно. В целом же, химический состав углеродистой стали У7 выглядит следующим образом:

• Fe – около 98%
• C – 0,66-0,73%
• Mn – 0,17-0,33%
• Si – 0,17-0,33%
• Cu – не более 0,25%
• Ni – не более 0,25%
• Cr – не более 0,2%
• S – не более 0,028%
• P – не более 0,03%

Главное преимущество любой углеродистой инструментальной стали заключается в её дешевизне, которая сочетается с довольно высокими характеристиками материала по твёрдости сплава. Недостатки углеродистой стали У7 – низкая теплостойкость и малая износостойкость.

Физические и механические свойства углеродистого сплава У7

Данный сплав рассчитан на ковку, поэтому его характеристики не позволяют участвовать в составе сварных конструкций. Начальная температура ковки стали У7 находится на уровне 1180^оС, конечная – 800^оС. Охлаждение готовых кованых заготовок осуществляется на воздухе (при сечении изделий до 100 мм) или в яме (101-300 мм). Данный материал не чувствителен к образованию флокенов, а также не склонен к отпускной хрупкости.

С основными свойствами сплава марки У7 можно ознакомиться здесь:

Сталь У7 – сталь для топора

Этот сплав часто называют лучшей сталью для топора. Такое определение он получил за отличное сочетание твердости и удельного веса: HB 10-1=187 МПа при весе 7830 кг/м³. В результате, сталь марки У7 и У7А широко востребована при изготовлении рабочих частей самых разных слесарных инструментов: топор, колун, долото, молоток, кувалда, стамеска, зубила, бойки, обжимки и т.д. Этот же сплав часто применяется для производства кусачек, плоскогубцев и острогубцев. Словом, сплав марки 7У может применяться в качестве основного материала рабочей поверхности инструмента, не нагревающейся в процессе работы.

Эта нелегированная сталь поставляется в цеха промышленных предприятий в виде различного фасонного сортового проката:

• калиброванные прутки (ГОСТы 8559-75, 7417-75, 8560-78, 1435-99)
• серебрянка и шлифованные прутки ( ГОСТы 14955-77, 1435-99)
• ленты (ГОСТ 2283-79)
• полосы (ГОСТы 4405-75, 103-2006)
• поковки (ГОСТы 1133-71, 4405-75, 1435-99)

Основные составляющие серого чугуна (СЧ) – железо, углерод и графит. И если первые два элемента являются стандартным сочетанием для большинства сталей, то графит, присутствующий в сером чугуне в виде отдельных включений (хлопья, волокна, пластины), наделяет данный сплав весьма необычными свойствами. Прежде всего, это высокие литейные свойства, которые позволяют применять СЧ для отливки массивных станин промышленных станков, поршней, цилиндров и прочих изделий, вынужденных противостоять силам сжатия.

При этом серый чугун, благодаря всё тому же графиту, является сплавом хрупким, т.е. разрушающимся при относительно небольшой ударной нагрузке. Другими словами, элементы из СЧ не могут применяться в механизмах, работающих на изгиб или растяжение.

Структура серого чугуна

В основу классификации серых чугунов заложены особенности структуры материала, а именно – формы включений из графита. Этот элемент может присутствовать в структуре в виде:

• игольчатых включений
• пластинчатых завихренных
• пластинчатых прямолинейных
• гнездообразных

Свою роль играет и металлическая основа серого чугуна, которая может быть:

• перлитной
• ферритной
• феррито-перлитной

Химический состав

Для всех марок данного сплава характерен следующий химсостав:

• C – в пределах 2,9-3,7%
• Si – в пределах 1,2-2,6%
• Mn – в пределах 0,5-1,1%
• P – до 0,2-0,3%
• S – до 0,12-0,15%

Дополнительно серый чугун может легироваться при помощи хрома (Cr), никеля (Ni) или меди (Cu). Если же в составе материала присутствуют такие элементы как магний (Mg) или церий (Ce), то вкрапления графита приобретают глобулярную форму, в свою очередь, обеспечивающую максимально высокую прочность сплава.

Серый чугун: марки чугуна, маркировка и применение

Данный сплав всегда маркируется символами СЧ, после которых ставятся цифры, указывающие на предел прочности (кг/мм²). Так, существуют сплавы СЧ20, СЧ30 и т.д. Для высокопрочных чугунов технологи используют обозначение «ВЧ», а к цифрам, указывающим прочность, добавляется показатель относительного удлинения (%). К примеру, ВЧ50-2.

На сегодня распространение получили следующие марки чугуна: СЧ10, СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ21, СЧ25, СЧ30, СЧ35.

Считается, что серый чугун наиболее дешев в производстве, к тому же на фоне его отличных литейных качеств ему находят крайне широкое применение в машиностроении. В частности, СЧ незаменим для отливки разнообразных деталей, которые в процессе эксплуатации не подвергаются большим механическим нагрузкам. Вместе с тем, для серого чугуна с перлитной металлической структурой характерна очень высокая прочность на сжатие, что позволяет отливать из этого материала высоконагруженные детали различных механизмов.

Стоит отметить, что СЧ участвует в производстве более чем 80% всех чугунных отливок. Особой востребованностью пользуется материал с пластинчатыми вкраплениями графита.

Известно, что сталь представляет собой сплав железа (Fe) с углеродом (С) и другими химическими элементами. Все виды этого металла классифицируются по химическому составу, микроструктуре, способу производства и назначению. По химическому составу сталь делят на углеродистую, свойства которой определяются количественным содержанием С, и легированную, содержащую добавочные элементы: хром (Cr), никель (Ni), ванадий (V), вольфрам (W) и другие присадки. Легирование (добавление примесей) придает стали высокую прочность, износоустойчивость, жаропрочность, кислотостойкость и другие необходимые в конкретной сфере производства качества.

Виды стали

Дальнейшая классификация сталей происходит внутри предложенной выше. Так, углеродистые подразделяются на:

• низкоуглеродистые (содержание С – до 0,25%)
• среднеуглеродистые (С – до 0,6%)
• высокоуглеродистые (С – до 2,14%)

В группе легированных материалов в зависимости от суммарного содержания легирующих элементов выделяются подгруппы:

• низколегированных (количество присадок, кроме углерода – до 2,5%)
• среднелегированных (присадки – до 10%)
• высоколегированных (присадки – >10%)

По микроструктуре стали делятся на классы:

• перлитные
• мартенситные
• аустенитные
• ферритные
• карбидные

Если брать за основу классификации способы производства, то виды металлов выглядят так:

• сталь обычного качества (качественная, с пониженным содержанием серы (S) и фосфора (P) – 0,04%
• высококачественная (с содержанием S и P – 0,03 и 0,035% соответственно)

Маркировка сталей

Различные справочники или марочники сталей и сплавов (чаще всего их называют так) содержат данные о классах, группах, предназначении и свойствах конкретной марки и ее заменителях. В них можно посмотреть сравнительные характеристики материалов и сплавов, узнать о зарубежных и отечественных аналогах требуемого металла. Базируются все эти справочники на классификации, стандартных свойствах стали по ГОСТ и соответствующей маркировке.

В РФ действует буквенно–цифровое обозначение маркировки, принятое еще в советские времена. В Европе маркировка определяет стандартный порядок наименования сплавов с присвоенными им порядковыми номерами.

Углеродистые стали обыкновенного качества в РФ обозначаются буквами Ст и цифрами, которые определяют условный номер марки, химический состав и механические свойства стали. С увеличением цифр в условном номере марок – увеличивается содержание в них углерода (ГОСТ 380-94). К инструментальным сталям в маркировку добавляют цифры процентного содержания С.

Легированные стали получают к своей маркировке дополнительную букву, обозначающую легирующие элементы: М – молибден, Т – титан, Х – хром, Н – никель и т.д. К быстрорежущим сталям добавляется буква Р, нержавеющие могут быть обозначены так же, как конструкционные легированные, например, 16Х18Н12С4ТЮЛ. К сталям нестандартным, опытных партий к марке добавляют индекс завода-производителя и порядковый номер.

Чугун – сплав железа и углерода (>2,14%). Используемые чаще других чугуны содержат около 4% С, кремния – 0,5-4,5%, марганца -0,2-1,5%. Если учитывать цвет структуры металла на изломе, то его можно представить, как серый и белый. В сером – углерод содержится и в свободном виде (графит), и в химически связанном (цементит). Последнему присущи высокая твердость и хрупкость. В белом – С почти полностью находится в связанном состоянии, потому белый чугун также характеризуется повышенной твердостью.

Особенности ковкого чугуна

Ковкий чугун для получения требуемых механических качеств и соответствующей структуры производят из белого путем термической обработки – отжига или томления в песке при 800-850°С. При этом цементит распадается, и часть углерода выделяется в свободном состоянии, т.е. в виде графита. Отсюда его особая вязкость и пластичность. Процесс распада цементита и образования графита ускоряется при использовании присадок в виде алюминия и бора. Таким образом, чугун ковкий – металл модифицированный. Его модификация продолжается в процессе последующего (перлитного или ферритного) охлаждения с добавлением марганца, хрома и других присадок.

Перлитная структура ведет свое название от перламутра (при оптическом увеличении виден блеск) и представляет собой смесь пластин феррита и цементита. Ковкий чугун с такой структурой отличается высокой твердостью (235…305 НВ) и прочностью (Ств = 650…800 МПа), но незначительными пластичными свойствами.

При ферритном длительном (25-30 час.) охлаждении получается чугун с более значимыми пластичными качествами, но относительно невысокой прочностью (Ств = 370…300 МПа).

Маркировка ковких чугунов

По рекомендации ГОСТ 1215—79 маркировка ковкого чугуна содержит первые буквы его названия – КЧ. Следующие за ними две цифры отражают временное сопротивление, иными словами, сопротивление разрушению и деформации – КЧ30. Третья относится к относительному удлинению – величине пластической деформации материала при растяжении, и обозначается в процентах – КЧ30-6.

Кроме того, марки ковкого чугуна имеют градацию в зависимости от структуры. Так, к классу ферритных или ферритно-перлитных относятся марки КЧ 30-6; КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12. Перлитная структура представлена в ковких чугунах марок: КЧ 45-7; КЧ 50-5; КЧ 55-4; КЧ 60-3; КЧ 65-3; КЧ 70-2; КЧ 80-1,5.

ГОСТ 26358 регламентирует механические свойства марок ковкого чугуна: временное сопротивление разрыву, твердость по Бринеллю НВ, относительное удлинение. Разрешено отклонение только в величине пластической деформации не более 1%, и то лишь по согласованию с потребителем.

Ковкий чугун: применение

Технологические и механические качества ковкого чугуна таковы, что позволяют использовать его для производства разнообразных деталей: от мельчайших до весящих несколько тонн, выдерживающих ударные и вибрационные нагрузки: фланцы, картеры, ступицы и др. Словом, ковкий чугун – это широкий спектр номенклатуры автомобилестроения, машиностроения, судостроения, электропромышленности, станкостроения и т.п.

Практически любая инструментальная сталь имеет в своей маркировке букву «У». Она свидетельствует об углеродистом сплаве с относительно высоким содержанием углерода. Значение данного параметра указывается сразу после этой буквы (в десятых долях процента). Таким образом, сталь у8 будет содержать в себе около 0,8% углерода, что позволяет причислить её к углеродистым сплавам.

Данный металл классифицируют как качественный, достаточно прочный и стойкий к растрескиванию. Помимо этого он достаточно прост в обработке при нагревании, однако это становится главной преградой при его использовании в качестве рабочих поверхностей различных инструментов: при работе нельзя допускать их нагревания. Для изготовления такого инструмента сплав У8 поставляется в цеха промышленных предприятий в виде листов, кругов, полос и т.п.

Сталь У8: физические свойства и химический состав

Сплав У8 нефлокеночувствителен, обладает твердостью в HB 10^-1=187 МПа и удельным весом в 7839 кг/м³. Он имеет относительно низкую температуру термообработки (для закалки в масле – 780^oC, для отпуска – 400^oC), поэтому не годится ни для сварочных работ, ни для литья, ни для изготовления промышленного режущего инструмента.

Процентное содержание элементов данного сплава:

• Fe – около 97%
• C – 0,76-0,83%
• Si – 0,17-0,33%
• Mn – 0,17-0,33%
• P – не больше 0,03%
• S – не больше 0,028%
• Ni – не больше 0,25%
• Cu – не больше 0,25%
• Cr – не больше 0,2%

Основные характеристики стали У8 представлены в таблицах (по ГОСТ 2283-79):

Применение стали У8

Сплав марки У8 является наиболее подходящим для производства простейшего слесарного инструмента, рабочим частям которого необходимо придать достаточно твёрдости и ударостойкости. После ковки изделия до достижения им необходимой формы начинается закалка непосредственно бойка изделия и его хвоста. Её производят путем нагрева стали в свинцовой или соляной ванне, после чего охлаждают в масле. Согласно ГОСТу отпуск материала должен производиться в течение 30-40 минут при t=260-340°. В результате сталь У8 наделяется твёрдостью в Rc=49-56. Этот сплав применяется и для производства рабочих элементов пневматического инструмента. Здесь необходимо добиться большей твёрдости (Rc=56-59), для чего металл отпускают при t=240-270°.

Всего же из стали марки У8 делают огромный ассортимент инструмента, который не подвергается сильному нагреванию рабочей части при контакте с обрабатываемой поверхностью:

• топоры
• зубила
• пробойники
• долота
• стамески
• кусачки и плоскогубцы
• клейма и др.

Среди инструментальных нелегированных (не защищенных от коррозии) сплавов сталь марки У8А считается одной из самых востребованных, поскольку она принадлежит к металлам повышенного качества (буква «А» в обозначении). Символы «У8» говорят нам о том, что углерода в этом сплаве около 0,8% (углеродистая сталь). Помимо С в составе данного материала присутствуют кремний и марганец, что делает сталь У8А податливой к ковке и шлифовке. С другой стороны, эта марка не годится для литья или сварных работ.

Сталь У8А: химический состав и характеристики

Этот инструментальный, нелегированный, высококачественный, углеродистый сплав имеет следующий химический состав:

• Fe – около 98%
• C – 0,76 – 0,83%
• Si – 0,17 – 0,33%
• Mn – 0,17 – 0,28%
• Ni – не более 0,2%
• Cr – не более 0,2%
• Cu – не более 0,2%
• P – не более 0,025%
• S – не более 0,018%

Основные механические и физические характеристики сплава марки У8А, включая твердость металла, варьирующуюся в зависимости от температуры, представлены в таблицах:

Обработка стали У8А

Инструментальная углеродистая сталь У8А выпущенная по ГОСТам, соответствующим нормам изготовления сортового проката (ГОСТы 1435-99 , 2879-2006, 2590-2006, 2591-2006), изначально наделена плотностью в 7859 кг/м. куб. Твёрдость стали данного типа находится на уровне HB 10^-1 = 187 МПа. Этот материал нефлокеночувствителен, режется при HB 187-227, σв=620 МПа, ковка же осуществляется при 1180-800^оС. Охлаждение стали У8А осуществляется на воздухе (при сечении до 100 мм) либо в яме (сечение от 101 до 300 мм). Аналогами материала выступают марки У7А, У7, У10 и У10А.

Применение стали У8А

Главное предназначение стали У8А состоит в её применении в качестве рабочей поверхности различных инструментов. В данном случае речь идёт об инструментах, металл в которых при работе не нагревается: зубила, топоры, стамески, пилы, колуны, молотки, кувалды, плоскогубцы и т.п. Словом, достоинства сплава У8А успешно применяются в изготовлении большинства слесарно-монтажных инструментов.

Помимо этого, У8А сталь применяют для изготовления накатных роликов, пружин, простейших калибров. Также из неё производят термообработанную ленту, в том числе холоднокатаную и плющеную.

Еще одна сфера применения сплава – штампы холодной высадки, которые также могут демонстрировать необходимую прочность и ударостойкость. Главное, не допускать нагрева стали У8А, поскольку в данном случае сплав моментально начинает терять в своей прочности.

Самый распространенный в природе элемент – алюминий (Al) с пределом прочности в 150 МПа, имеет температуру плавления 660°С, обладает малым удельным весом – 2,7г/кв.см, высокой электропроводностью, коррозийной стойкостью в окислительных средах и хрупкостью при низких температурах. В производстве используется как в чистом виде (0,5-2% примесей), так и в виде сплава.

Основные компоненты алюминиевых сплавов

Если судить по названию, базовым элементом в этих сплавах, несомненно, будет алюминий. Для достижения определенных качеств металла, необходимого для сварных конструкций, увеличения прочности и твердости Al, особенно в самолетостроении, к основе добавляют марганец, магний, медь, кремний, цинк и др.

В практике создания необходимого по качеству сплава применяются две методики, на основании которых происходит или не происходит его термическая обработка. Зависимость этого процесса прослеживается в классификации:

• термически обработанные сплавы (отжиг, закалка, старение)
• сплавы, не подвергаемые термической обработке, в основном относящиеся к деформируемым
• частный случай легирования – литейные сплавы, имеющие высокую пластичность (литье под давлением)

Как правило, деформируемые сплавы или термически не упрочняемые это Al+Mg, Al+Mn, Al+Cu. Повышение прочности металла данном случае не связано с закалкой и старением, поскольку эффект от этого невелик. Отжиг диффузный и рекристаллизационный проводится при небольших температурах (от 270 до 410°С). Повышение прочности для простых изделий из подобных сплавов достигается нагартовкой (холодная обработка давлением).

Марки алюминия и его сплавов

Высокая чистота Al (от 99,85 до 99,999%) демонстрируется маркировкой А99, А8, А7, А6 и т.п. Первая буква в обозначении марки непосредственно связана с типологией сплава. Буква «Д» относит сплав к термически упрочняемым дюралюминам, «А» представляет технический алюминий, «В» – высокопрочный сплав, АЛ – указывает на литейный сплав, АК – на ковкий, САП – обозначает спеченные порошки Al.

Следом идет номер. В отличие от стали, он не отражает наличие в материале каких-либо присадок, являясь условным числом (было создано много марок, хотя сегодня используется в основном пять). Следующая буква в маркировке отражает типологию и состояние сплава: М – мягкий, Т – обработанный термически, Н – нагартованный и т.д.

В маркировке также указывается наличие определенной примеси. Например, АМц (марганец), а АМц3 укажет на количество элемента, содержащееся в сплаве с алюминием. Легирование Аl магнием повышает прочность материала, а Мn не только упрочняет, но и повышает устойчивость к коррозии. К числу контролируемых присадок алюминиевых сплавов относят также железо, титан, кремний и медь.

Алюминий и его сплавы, обладающие хорошей свариваемостью, высокой пластичностью, технологичностью позволяют производить малонагруженные детали машин, применяются в самолетостроении, электротехнике, автомобильной промышленности, бытовых приборах и производстве посуды.

Медь (ГОСТ 859-2001) – цветной металл, обладающий высокой теплопроводностью (в 6 раз большей, чем железо), теплоемкостью и способностью окисляться при нагревании, что создает трудности при сварке. Температура ее плавления составляет 1083°С, плотность – 8,93*103кг/м3, удельный вес – 8,9 г/куб.см., предел прочности – 20 кгс/кв.мм., относительное удлинение – 50%. Металл добывают из сульфидных руд, в которых содержится медный колчедан.

Методом обжига из медьсодержащих руд удаляют (по максимуму) серу, затем плавят, чтобы отделить сернистые медные соединения и железо от рудных остатков, получая штейн (промежуточный продукт). Его, в свою очередь, также плавят, для чего применяют конвертер. Результат переплавки – черновая медь (Cu) содержит около двух процентов цинка, железа, мышьяка и никеля.

Маркировка меди

То, что получается в результате первичной обработки меди, нуждается в рафинировании, т.е. очистке от оставшихся примесей. В итоге процесса в готовом продукте увеличивается содержание Cu. Получившаяся медь делится по степени чистоты на одиннадцать категорий: М00б, М0б, М1б, М1у, М1, М1р, М1ф, М2р, М3р, М2 и МЗ. Самая чистая из них – марка М00б (99,99%).

Чистая медь из оставшихся примесей содержит:

• по 0,001 %, серы, цинка, олова, мышьяка, кислорода
• 0,0005 % висмута
• 0,0003% фосфора
• 0,002% серебра

Поскольку чистый Сu – материал не слишком прочный, для его упрочения прибегают к сплавам.

Медные сплавы

Славы меди обеспечивают большую прочность, технологическую гибкость применения, улучшают ее эксплуатационные свойства. Специалисты говорят о шестистах сплавах меди с разнообразными присадками, количество которых продолжает расти. Чаще всего применяют сплавы Сu и свинца, алюминия, цинка, олова, кремния и т.п. Наиболее известны следующие категории сплавов, содержащих медь:

• бронзы – медь + олово (до 33%), медь + свинец (до 30%), медь + алюминий (до 11%), медь + кремний (5%)
• латуни – медь + цинк (до 50%) + другие минералы и элементы в незначительных количествах. При маркировке обычных латуней указывается лишь количественный состав Сu
• медноникелевые сплавы

Название сплава «отдает» маркировке первые буквы своего «имени» – Бр или Л. Далее обозначаются начальные буквы входящих в сплав элементов, указывается процентное содержание присадки. Так, например, сплавы Сu с никелем обозначаются МН. Если в сплаве есть железо, то добавляется буква «Ж», цинк – «Ц». Затем через дефис следует цифра, обозначающая процентное содержание присадки: БрА9Мц2Л – бронза, в которой сдержится 9% алюминия, 2% Mn, остальное – Cu, Л – сплав литейный. Аналогично расшифровывается Бр0Ф8,0-0,3 – бронза с 8% олова и 0,3% фосфора.

Медные сплавы предназначаются для производства различных деталей. Если это технология литья, то сплавы именуются литейными. Технологический прием пластического деформирования дал сплавам название – «обрабатываемые давлением». Продукция из сплавов Сu широко востребована в приборостроительной и электротехнической и других отраслях.

Обрабатываемая поверхность, ее размеры, твердость, пластичность, степень нагрева – все это значимо, если речь идет об обработке деталей. Отсюда требования к материалу, из которого создают инструменты: твердость, сохранность режущей части, износоустойчивость, теплостойкость и т.п. Именно для инструментария, обладающего небольшим сечением, в частности, обрабатывающих станков, когда резец нагревается до 900°С, и выпускаются стали инструментальные – углеродистые и легированные. Их ценность в том, что при наличии требуемых качеств, они относятся к числу дешевых, и не дефицитных.

Особенности углеродистых инструментальных сталей

Наличие углерода (С), увеличение которого в структуре металла ведет к уменьшению пластичности, ударной вязкости при одновременном возрастании прочности, твердости (до достижения 1%) и порога хладоемкости (теплоемкости) – базовый ориентир этого материала. Влияет С также на электросопротивление данной стали, магнитную проницаемость и др. Вместе с тем, излишнее повышение содержания С в стали снижает ее литейные качества, свариваемость, ухудшает проведение обработки металла резанием и давлением.

По ГОСТ 1435 в стали этой категории содержится 0,65-1,35% углерода. Маркировка указывает на количество минерала в процентном соотношении. Так, из марок У7, У7А, У8, У8А, где буква «У» означает «углеродистая», а цифры соответствуют десятым долям процента, производятся инструменты ударного действия и обслуживающие производство деревянных изделий.

При необходимости повысить ударную вязкость, углеродистые стали подвергаются отпуску при 280-300°С. Марки У9—У13 (У9А—У13А) с большей твердостью применяются в сверлильном оборудовании, изготовлении фрез, плашек и метчиков. При всех достоинствах углеродистые инструментальные стали из-за низких прокаливаемости и теплостойкости не могут эксплуатироваться при нагреве более 200°С, поскольку в этом случае снижается твердость материала.

Улучшение качеств инструментальных сталей

Легирующие элементы или добавки способствуют изменению необходимых в каждом конкретном случае определенных устойчивых свойств аустенита, в частности, прокаливаемости. В качестве присадок используются: хром, ванадий, вольфрам, марганец, кремний и др., общее количество которых не должно превышать пяти процентов. Содержание углерода колеблется от 0,9 до 1,4%. Изготовленные из легированного металла инструменты закаливаются при температуре до 860°С, отпуск – при 150-200°С.

Если речь идет о режущих инструментах, то для их изготовления применяются марки 9ХС, ХВСГ, ХВГ с добавками кремния, которые имеют более высокий уровень прокаливаемости и особую твердость, способствующую повышению износоустойчивости. Кроме того, в данных марках увеличено содержание марганца, который снижает деформирование инструмента во время закалки. В итоге получается инструмент, надолго сохранивший остроту кромки: фасонные резцы, инструменты для гравирования и др.

Новые разработки инструментальной стали связаны с интерметаллидами (Ni3Ti, NiTi, FeMo2 и др.), способствующими значительному упрочению металла.