Выбор правильных марок инструментальной стали для оптимальной производительности

Инструментальная сталь дает человечеству возможность формировать дерево, пластик и металл в миллиарды изделий, улучшающих качество жизни. С инструментальной сталью два слова имеют огромное значение: режущий край и удар. Сплавы стали с относительно высоким содержанием углерода легче заточить до тонкого режущего края, и эта острота может выдерживать риги производственного процесса. И наоборот, низкоуглеродистая сталь трудно довести до тонкого режущего края, но выдерживает повторные удары. Для выбора правильного типа инструментальной стали для проекта полезно понимать марки и их место в производственном процессе.

Типы инструментальной стали

Как и все стали, инструментальная сталь содержит железо, углерод, марганец, фосфор и серу. От этой исходной точки легирующие металлы и ряд производственных процессов комбинируются для получения марок инструментальной стали в шести буквенно-кодированных категориях:

• W-марка: Закалка в воде
• O-марка: Закалка в масле
• A-марка: Закалка на воздухе
• D-марка: Тип D
• S-марка: Ударностойкая
• H-марка: Горячая обработка

Каждая буква марки в свою очередь содержит несколько типов сплавов, обозначенных цифрами, например, A2 и O1.

Марки инструментальной стали

В зависимости от бюджета проекта и варианта использования, любой из этих многих типов может оказаться лучшим выбором.

Закалка в воде: W-марка

Самая старейшая и наименее дорогая марка инструментальной стали получает свое название от этапа закалки в воде производственного процесса. Закалка — это важный этап быстрого охлаждения, объединяющий сплавные и железные молекулы в закаленной стали. W-типы не содержат ни одного из легирующих элементов, присутствующих в других инструментальных марках, и процесс закалки в воде производит сталь с мягким ядром и высокой твердостью. С тщательным отжигом W-сталь может похвастаться наивысшей обрабатываемостью среди всех инструментальных сталей. Благодаря высокому содержанию углерода некоторые W-типы не требуют дальнейшей термической обработки. W-типы размягчаются выше 300°F (149°C) и плохо подходят для высокотемпературного использования.

Применения W-инструментальной стали включают:

• Ножи
• Тисненные клещи
• Гравюренные штампы
• Сверла
• Круговые резаки
• Бритвенные лезвия
• Инструменты для токарного станка по дереву

Закалка в масле: O-марка

Подобно W-маркам, O-марки — относительно недорогая высокоуглеродистая сталь. O-типы обычно содержат следы хрома и марганца для помощи закалке. По сравнению с закалкой в воде, закалка в масле позволяет более медленное охлаждение на производственном этапе. Это постепенное охлаждение производит инструментальную сталь, гораздо менее склонную к деформации в фазе термической обработки. Полученный сплав также менее хрупкий.

Тип O1, самый популярный O-сплав, — универсальная инструментальная сталь, удерживающая режущий край при заточке. В производственной среде этот сплав популярен для приспособлений, направляющих, штампов и обрезных штампов. O1 сталь свариваема, но сплав требует тщательного нагрева для избежания трещин.

Тип O6 сплав включает кремний и более высокое содержание хрома. Этот высокообрабатываемый сплав демонстрирует исключительную производительность при металл-металл износе. Тип O6 также удерживает масло при смазке, делая сплав идеальным выбором для резьбoreзания. O6 сплав хорошо работает для кулачков, втулок, сдвижных ножей и плит грануляторов.

Закалка на воздухе: A-марка

Закаляемые на воздухе инструментальные стали предлагают достойный баланс цены, прочности, вязкости и обрабатываемости. С диаметрами до 100 мм, 5% содержание хрома позволяет A-маркам инструментальной стали закаляться воздухом или сжатым газом. Закаляемые на воздухе типы инструментальной стали сохраняют низкую деформацию во время фазы термической обработки. Эта техника приводит к стали, предлагающей лучшую износостойкость, чем O-типы, с более низкой стоимостью, чем высокохромистые D-марки.

A2 — самый используемый A-инструментальный сталь, и его типичные применения включают режущие инструменты для столярки, средней тяжести штампы и молоточки. Тип A2 также служит в литье пластиков под давлением для менее сложных форм. Тип A7 использует хром и ванадий для производства износостойкости с 50% улучшением по сравнению с его кузеном A2. Способный выдерживать износ от песка, гравия и шлама, тип A7 хорошо подходит для инструментов порошковой компактации, керамических экструзионных инструментов и облицовки кирпичных форм.

Другие применения для A-типов включают:

• Центровые ножи токарного станка
• Промышленные матрицы для гибки форм
• Шаблоны
• Промышленные ножи
• Штампы для вырезания
• Ман드рели

D-типы: D-марка

С на 1% больше углерода и почти втрое большим содержанием хрома, чем A-марка инструментальной стали, D-типы превосходят в высокотемпературных приложениях. Некоторые D-сплавы включают молибден, кобальт или ванадий для еще более высокой термической производительности. Способные сохранять свою твердость при температурах, приближающихся к 800°F (427°C), D-марки инструментальных сталей идеально подходят для литья под давлением, гибки матриц и ковки матриц. Вместе с высокой теплостойкостью D-типы сопротивляются износу от скользящего контакта с другими металлами. Эта абразивная стойкость позволяет D-инструментальной стали функционировать как вытягивающие матрицы для прутков, труб и проводов. Стальпроизводители используют как воздушную, так и масляную закалку для своих D-продуктов.

Другие применения для D-типов включают:

• Ковковые матрицы
• Клапаны автомобильного двигателя
• Инструменты для ламинирования
• Рändельные инструменты
• Ножи для пищевой переработки

Ударностойкая: S-марка

Низкоуглеродистая сталь, спроектированная для выдерживания постоянных высоких ударов, S-марка инструментальной стали — материал выбора для битов дробежек и тяжелых штампов. Кремний, хром и вольфрам дают S-сплавам их ударную стойкость, но ценой низкой абразивной стойкости. Стальпроизводители используют закалку в масле для S-стали до 60 мм в диаметре, и закалку в воде для более крупных деталей. Помимо ударной стойкости, S-инструментальные стали также превосходят в широком температурном диапазоне и предлагают выше средней обрабатываемость.

Тип S7 сталь — надежный выбор для холодных инструментов, включая сдвижные ножи, долота и штампы. Тип S7 также вариант для инструментальных приложений ниже 1000°F (538°C). С наивысшей ударной стойкостью среди S-сталей, тип S5 — премьерный выбор для сцеплений пневматических инструментов и штамповочных матриц. Другие применения для S-типов включают:

• Столовые штампы
• Молотки гвоздезабивателей
• Ножи дроворубов
• Захватные челюсти электросверла
• Штампы для сваивания
• Карьерные инструменты

Горячая обработка: H-марка

H-типы — низкоуглеродистые инструментальные стали, хорошо подходящие для экстремальных температурных требований. Это качество исходит от уникального производственного шага стали. Горячая обработка нагревает сталь выше температуры рекристаллизации металла. Молекулярные изменения, индуцированные этим нагревом, производят инструментальные стали с исключительной однородностью. Хотя горячая обработка не улучшает врожденную растяжную прочность металла, однородность существенно снижает риск трещин с H-сталью.

Среди инструментальных сталей H-марки — чемпионы по красной твердости, качеству сохранения твердости при нагреве до тускло-красного цвета. Три легирующих металла тонко настраивают H-типы для разных производственных миссий:

• Хром: Типы H1–H19 содержат 5% хрома, давая сплав, способный выдерживать циклы быстрого нагрева и охлаждения. Это сопротивление термической усталоте делает хромистые H-сплавы металлом выбора для горячих ковковых матриц. В процессе литья под давлением эти сплавы работают как вкладыши, сердечники и полости. С литьем пластиков под давлением хромистые H-инструментальные стали превосходят для полостных форм.
• Вольфрам: Типы H20–H39 используют вольфрам до 18%. Этот сплав может выдерживать длительный контакт с горячими металлами, позволяя его использование в экструзионных матрицах для латуни, никеля и стали. Вольфрамовые H-марки блестят для производства мандрелей.
• Молибден: С типами H40–H59, 5% молибдена дает сплав для экстремальных температурных условий. С высокой коррозионной стойкостью и отличной абразивной стойкостью молибденовые сплавы превосходят в формовочных матрицах и штампах.

Заключение

Выбор правильных марок инструментальной стали жизненно важен для успеха проекта. Выбор производителя инструментов так же важен. Внутренние возможности Special Tool & Engineering позволили нам удовлетворять инструментальные потребности самых требовательных производителей мира более двух десятилетий.